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脳 CFD血流解析 学術文献調査 PubMed 2024

  • 『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：2024-01-01 - 2024-12-31
    • 要約用 AI/LLM：gpt-5 (OpenAI, 2025-10)
    • データ更新日：2025-10-31

(001) Caddy

📕 書誌情報

Retinal and cerebral hemodynamics redistribute to favor thermoregulation in response to passive environmental heating and heated exercise in humans.

Harrison T Caddy, Jesse L Criddle, Kristanti W Wigati, Howard H Carter, Lachlan J Kelsey, Alla Soloshenko, William H Morgan, Barry J Doyle, Daniel J Green

Temperature (Austin), 2025

  • Keywords: Environmental heat, cerebrovascular, computational fluid dynamics, exercise, hemodynamics, retina, simulation

  • DOI: 10.1080/23328940.2024.2411771

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💬 AI 翻訳タイトル

ヒトにおける受動的環境加温および加温環境下運動に対する体温調節優位の網膜・脳血行動態再配分

💬 AI 要約

  • 本研究は、実環境に近い受動的環境加温および加温環境下運動が脳・皮膚・網膜の血管応答に及ぼす影響を、生理学的評価と数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）モデリングを統合して解明することを目的とした。
  • 若年健常者12名を対象に、40°C・相対湿度50%の環境で50分間、直立姿勢を維持しつつ受動的加温（PH）とエルゴメータ自転車による加温環境下運動（HE）を行い、デュプレックス超音波で総頸動脈（CCA）・内頸動脈（ICA）・中心網膜動脈（CRA）の血流を、光干渉断層血管撮影（OCTA）で前腕皮膚微小血管血流を評価し、さらにCFDにより3次元網膜血行動態（流量・圧力）と壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）を推定した。
  • PHおよびHE後に中核体温はそれぞれ+0.2°Cと+1.4°C上昇し、PHでは皮膚微小血管血流が増加する一方でICA血流は不変のままCRA血流が低下し、HEではこれらの差が増幅してCCA血流の増加、ICA血流の不変、CRA血流の一層の低下が認められ、血管領域間（CCA vs. ICA、CCA vs. CRA）および微小血管領域間（皮膚 vs. 網膜小動脈）で有意な交互作用が示され、さらにCFDシミュレーションではHE後にWSSと内腔圧が一様に低下するパターンが確認された。
  • 以上より、実環境に即した熱負荷下では導管動脈および微小血管で不均一な応答が生じ、血流分配は全身の体温調節を優先する方向に再配分されるとともに脳内での血流再配分が示唆され、網膜循環を含む多領域の計測とCFD解析を組み合わせてその現象を定量的に示した点に学術的意義がある。

(002) Kanebayashi

📕 書誌情報

Effect of VER on Blood Flow Velocity in Intracranial Aneurysms Treated by Coil Embolization using CFD.

Haruki Kanebayashi, Soichiro Fujimura, Kazunori Masuda, Kostadin Karagiozov, Hiroyuki Takao, Toshihiro Ishibashi, Yuichi Murayama, Makoto Yamamoto

Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc, 2024 Jul

💬 AI 翻訳タイトル

CFD解析によるコイル塞栓術で治療された脳動脈瘤における体積塞栓率（VER）の血流速度に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、コイル塞栓術を受けた脳底動脈先端部動脈瘤において、体積塞栓率（VER）と瘤内血流速度低下との関係を数値流体力学（CFD）により定量評価し、VERと血行力学の関連を集団レベルで明らかにすることである。
  • コイル塊を多孔質媒体モデルで近似し、31例の脳底動脈先端部動脈瘤を対象に、VERを5-40%まで5%刻みで仮想的に変更してCFD解析を実施し、コイル導入による瘤内の流速低下率（reduction ratio of velocity; RRV）を算出した。
  • RRVはVERの増加とともに単調増加を示し、とくに90%に至るまで急峻な増加を示して一般にVER 20-25%でRRV 90%が達成された一方、例外的に非常に高いあるいは非常に低いVERで達成される症例も認められ、さらに後大脳動脈（PCA）径が大きい症例では十分な血流低下により高いVERを要する傾向が示唆された。
  • 本研究は、多症例のCFD解析によりVERと瘤内血行力学の定量的関係を明らかにし、90%の速度低下達成の目安としてVER 20-25%が有用である一方、血管形態（例：PCA径）に応じたVERの最適化が必要であることを示唆した。

(003) Satoh

📕 書誌情報

Hemodynamic Evaluation of Residual Cavity Growth in a Basilar-Tip Cerebral Aneurysm Post-coiling Using Silent Magnetic Resonance Angiography (MRA): A Case Report.

Toru Satoh, Megumi Sasaki, Kana Murakami, Yudai Abe

Cureus, 2024 Dec

  • Keywords: aneurysm coiling, fluid dynamics, intracranial aneurysm/therapy, magnetic resonance angiography (mra), remnants

  • DOI: 10.7759/cureus.75585

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💬 AI 翻訳タイトル

サイレント磁気共鳴血管撮影（MRA）を用いたコイル塞栓術後の基底動脈先端部脳動脈瘤における残存腔増大の血行動態評価：症例報告

💬 AI 要約

  • コイル塞栓術後の脳動脈瘤では形態・血行動態の複雑性から頸部に残存腔（residual cavity: RC）が生じやすいが、その形成・増大機序は未解明であるため、本症例報告は基底動脈先端部動脈瘤のRC急速増大を駆動する血行動態因子を解明することを目的とした。
  • 造影剤を用いず金属アーチファクトの少ないサイレントMRAにより経時的に形態を取得し、それに基づく数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）解析を逐次実施して、頸部での流入ジェットおよび二次流の挙動を評価した。
  • 初期のRC形成は、頸部で新生内皮面（neo-endothelial surface）に衝突する流れによって生じたコイルコンパクション（coil compaction）に起因し垂直的増大を呈した一方、遠位側RC内では主流入ジェットから剥離した二次流が停滞域を形成し、壁の脆弱化を介して嚢の水平方向拡大を促進した。
  • 本症例は、主流入ジェットから剥離した二次流がRC拡大の主要因となりうることを示し、サイレントMRAを基盤とするCFD解析がRC血行動態の理解およびコイル塞栓術後の臨床管理に資する有用な手法であることを示唆する。

(004) Iorio [1]

📕 書誌情報

Fluid flow and amyloid transport and aggregation in the brain interstitial space.

Antonio Iorio, Simone Melchionna, Philippe Derreumaux, Fabio Sterpone

PNAS Nexus, 2025 Jan

  • Keywords: Alzheimer’s disease, Lattice Boltzmann, Molecular Dynamics, amyloid, brain interstitial space

  • DOI: 10.1093/pnasnexus/pgae548

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💬 AI 翻訳タイトル

脳間質空間における流体流動とアミロイドの輸送・凝集

💬 AI 要約

  • 脳間質空間（interstitial space; ISS）における生体老廃物のクリアランス機構と、それがアミロイドタンパク質の凝集に及ぼす影響は未解明な点が多く、本研究はISS内の流体流動とタンパク質輸送の役割を明らかにすることを目的とした。
  • 計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）と分子動力学（molecular dynamics; MD）を統合し、ISSにおける流れ場とアミロイドβ（Aβ）モノマー／凝集体および細胞外小胞（extracellular vesicles; EVs）の輸送を解析し、形成初期のプレフィブリル（prefibril）が流動およびせん断に与える影響を定量化するとともに、不規則なISS幾何における流体力学的相互作用の効果を凝集経路全段階で評価した。
  • Aβクリアランスの主要機構は拡散である一方、Aβ凝集体やEVsのようなより大きな分子体では移流が輸送を支配し得ることを示し、さらに大型の形成初期プレフィブリルが流速分布とせん断場に与える影響を明確に定量化し、不規則なISSにおいても流体力学的相互作用が凝集の全段階を促進することを示した。
  • 本研究はISSにおける流体流動と溶媒–溶質相互作用がAβの輸送・凝集および抗体などの治療介入の作用機序にどのように関与するかを明確化し、脳間質空間内で作用する治療法の設計・最適化に資する知見を提供する。

(005) Ma [1]

📕 書誌情報

Quantitative hemodynamics of draining veins in brain arteriovenous malformation: a preliminary study based on computational fluid dynamics.

Long Ma, Yu Chen, Pingting Chen, Li Ma, Debin Yan, Ruinan Li, Zhipeng Li, Haibin Zhang, Heze Han, Kexin Yuan, Runting Li, Fa Lin, Yuanli Zhao, Xiaolin Chen

Front Neurol, 2024

  • Keywords: angioarchitecture, arteriovenous malformation, computational fluid dynamics, hemodynamic, pressure, wall shear stress

  • DOI: 10.3389/fneur.2024.1474857

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動静脈奇形における流出静脈の定量的血行動態：計算流体力学（CFD）に基づく予備的研究

💬 AI 要約

  • 本研究は、計算流体力学（CFD）に基づき、脳動静脈奇形（AVM）の流出静脈における定量的血行動態と破裂との関連を探索的に検討することを目的とした。
  • CTAに基づく定常CFDモデルを構築し、流出静脈の境界条件を定量的デジタルサブトラクション血管撮影（quantitative digital subtraction angiography: QDSA）から取得したうえで、11例のAVMに対して破裂群と非破裂群の形態学的・血行動態パラメータを比較し、流出静脈を15の連続セグメントに分割して線形回帰解析により血行動態パラメータの空間分布を評価した。
  • 形態学的パラメータは両群で類似であった一方、破裂AVMの流出静脈では血管内圧が有意に高く（平均圧: p=0.006、最大圧: p=0.045）、後方セグメントの壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）も高値を示し（p=0.045）、WSSはセグメントとともに直線的に増加する傾向を示し（R=0.731, p<0.001）、さらに高流速セグメントの存在頻度が高く（40.0% vs. 14.7%, p=0.037）、とくに後方セグメントで顕著であった（p=0.011）。
  • 以上より、破裂AVMの流出静脈では血管内圧と後方セグメントのWSSが有意に高く、WSSのセグメント依存性の増加や高流速セグメントの存在（とくに後方セグメント）が破裂と関連し得ることを示す予備的エビデンスが得られた。

(006) Guo

📕 書誌情報

Multimodal monitoring of cerebral perfusion in carotid endarterectomy patients: a computational fluid dynamics study.

Lei Guo, Jun Zhang, Kai Lv, Xiong Li, Meiling Guo, Chunling Li

Front Neurol, 2024

  • Keywords: carotid artery stenosis, carotid endarterectomy, cerebral hyperperfusion, computational fluid dynamics, multimodal monitoring

  • DOI: 10.3389/fneur.2024.1455401

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💬 AI 翻訳タイトル

頸動脈内膜剥離術（CEA）患者における脳灌流のマルチモーダルモニタリング：計算流体力学（CFD）研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳区域酸素飽和度（rSO2）、頸動脈超音波（CU）、CTアンギオグラフィ（CTA）、CT灌流画像（CTP）と計算流体力学（CFD）評価を統合したマルチモーダルモニタリングにより、頸動脈内膜剥離術（CEA）患者の術後脳灌流変化とその影響因子を評価することである。
  • 内頸動脈（ICA）狭窄に対するCEAコホートを対象に、術前後でCU、CTA、CTPおよびrSO2を測定し、平均血流速度（MFV）、収縮期最高血流速度（PSV）、拡張末期血流速度（EDV）、抵抗指数（RI）、rSO2、脳血流量（CBF）を記録するとともに、CFDでICAの全圧（TP）、壁せん断応力（WSS）、壁せん断応力比（WSSR）、病変通過圧比（PR）を算出し、ピアソン相関で灌流変化関連因子を解析、さらに多変量ロジスティック回帰で脳過灌流（CH）の危険因子を同定し、ROC曲線解析で単一モダリティとの予測能を比較した。
  • 計56例中9例が術後CHを呈し、CUではICAのMFV、PSV、EDV、RIが有意に低下（p<0.001）、同側rSO2は上昇（p=0.013）し対側は不変であり、CFDではTP、WSS、WSSRが有意に低下しPRは上昇（いずれもp<0.001）、ΔCBFはΔPRおよびΔrSO2と正相関し、ΔTP、ΔWSS、ΔWSSRと負相関を示し、多変量解析では術前WSSR（pre-WSSR）とΔPRがCHの危険因子として同定され、ΔPR、ΔrSO2、ΔMFV、pre-WSSRの組合せは単一モダリティより高い感度・特異度でCHを予測した。
  • CFDを核とするマルチモーダルモニタリングは、CEA患者における脳灌流変化およびCHのリスク因子を有効に同定し、単一モダリティを上回る予測精度を示したが、その臨床的有用性の確立にはさらなる検証が必要である。

(007) Faryami [2]

📕 書誌情報

Recapitulation of physiologic and pathophysiologic pulsatile CSF flow in purpose-built high-throughput hydrocephalus bioreactors.

Ahmad Faryami, Adam Menkara, Shaheer Ajaz, Christopher Roberts, Ryan Jaroudi, Blake Gura, Tala Hussini, Carolyn A Harris

Fluids Barriers CNS, 2024 Dec 19

  • Keywords: Benchtop model., Bioreactor chamber, CSF amplitude, CSF dynamics, Cerebrospinal fluid flow pattern, Hydrocephalus, In vitro modeling, Microfluidic, Pump

  • DOI: 10.1186/s12987-024-00600-1

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💬 AI 翻訳タイトル

目的特化型高スループット水頭症バイオリアクターにおける生理学的および病態生理学的な拍動性脳脊髄液流の再現

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳室カテーテルに関連する臨床的条件を反映しうる生理学的および病態生理学的な拍動性脳脊髄液（CSF）波形と定常的な流れの向きを高忠実度で再現し、系統的パラメータ検討を可能にする高スループットの自動化in vitroモデル（Automated, In vitro Model for hydrocephalus research; AIMS）を開発・検証することである。
  • AIMSは、パルス振幅、拍動率、バルクフロー（bulk flow）をカスタム構築ユーザインターフェース（UI）で精密制御し、単一流入口レジンチャンバー（N=40）、多方向レジンチャンバー（N=5）、シリコーンチャンバー（N=40）、PETGチャンバー（N=50）からなるモジュール式チャンバー群での能力と一貫性を評価し、内部幾何形状が拍動流下の流れベクトルに与える影響をCFD（Computational Fluid Dynamics）で可視化し、小児患者のMRI駆動シリコーン脳室モデルと組み合わせて脳室容積の動態を検討し、さらに未使用および摘出脳室カテーテル孔への蛍光マイクロスフィアの流入を含む試験を最大50本の独立ポンプチャネルで行い、パラメトリックデータは一元配置ANOVAまたは反復測定ANOVA、ノンパラメトリックデータはKruskal–Wallis検定で解析した。
  • その結果、チャンバー間のピーク振幅に有意差は認められず、隣接チャネル間の溶液交換や流れ干渉なしに臨床的なCSFバルクフローを最大50チャネルで再現し、付加的コンプライアンス（compliance）の有無にかかわらず4種のチャンバーすべてで生理学的および病態生理学的な流動パターンが再現され、自動プライミング機能により短期（〜24時間）および長期（30日）試験を通じて連続的な液接触が維持され漏れや破損は生じず、顕微鏡の長時間露光像は定常流・拍動流のいずれでもマイクロスフィアがカテーテル内へ移動することを示した。
  • AIMSは外部化脳室ドレナージの臨床データおよびバルブ由来の流動パターンに基づくCSFの拍動振幅と周波数を忠実に模擬し、バルクフロー源と拍動性が結合した条件下でCSF・免疫細胞・シャント機器の相互作用を検討できる堅牢な高スループット基盤を提供し、将来的に三次元ハイドロゲル足場と統合することでシャント閉塞の機序解明と閉塞率低減に向けた治療戦略の高度化に寄与すると結論づけられた。

(008) Liu [1]

📕 書誌情報

Near-Wall Slow Flow Contributes to Wall Enhancement of Middle Cerebral Artery Bifurcation Aneurysms on Vessel Wall MRI.

Linfeng Liu, Zhuhao Li, Weiping Xiao, Yibing Yang, Yan Yan, Lu Bai, Lingzhi Quan, Tiewei Qi, Feng Liang

Diagnostics (Basel), 2024 Dec 03

  • Keywords: aneurysm wall enhancement, aspect ratio, middle cerebral artery bifurcation aneurysms, near-wall slow flow, silicone models

  • DOI: 10.3390/diagnostics14232722

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💬 AI 翻訳タイトル

血管壁MRIにおける中大脳動脈分岐部動脈瘤の壁増強には壁近傍の低速血流が寄与する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、血管壁MRI（VW-MRI）で観察される中大脳動脈（MCA）分岐部動脈瘤の動脈瘤壁増強（AWE）の機序を、形態学と血行動態の関連から解明することである。
  • 未破裂MCA分岐部動脈瘤104病変（95例）を対象にVW-MRIを施行し、AWEの危険因子をロジスティック回帰で同定したうえで、アスペクト比（AR）と頸部径を系統的に変化させたシリコーン製分岐部動脈瘤モデルに異なる流入速度を与えてVW-MRIを行い、さらに患者例とモデル双方に対して数値流体力学（CFD）解析を実施して、壁近傍増強指数（near-wall enhancement index）と低流速域比率との関連を評価した。
  • ARはAWEと有意に関連し（オッズ比5.92、95%信頼区間2.00–17.55、p=0.001）、高ARのAWE症例では瘤内の平均流速と壁せん断応力が低く、低流速領域の割合が大きく、壁増強が高値であり、シリコーンモデル（頸部径4/6/8 mm、各AR 1.0–2.0）では増強は主としてドーム直下に出現し、同一流入速度ではARの上昇に伴い、同一ARでは流入速度の低下に伴い造影増強（CE）が増大した；さらにCFDでは壁近傍増強指数と低流速域比率との間に中等度の正相関を認めた（r=0.6672, p<0.001）。
  • 以上より、MCA分岐部動脈瘤のAWEにはARが関与し、高ARは壁近傍の低速血流（near-wall slow flow）を介して壁増強を惹起し得ることが示唆され、AWEの形態学的・血行動態学的基盤を実証的に示した。

(009) Vikström

📕 書誌情報

Non-invasive assessment of cerebral perfusion pressure: Applied towards preoperative planning of aortic arch surgery with selective antegrade cerebral perfusion.

Axel Vikström, Anders Eklund, Martha Johannesdottir, Anders Wåhlin, Laleh Zarrinkoob, Jan Malm, Micael Appelblad, Jan Hellström, Petter Holmlund

J Biomech, 2025 Jan

  • Keywords: 4D flow MRI, Aortic arch surgery, Cerebral perfusion pressure, Computational fluid dynamics, Selective antegrade cerebral perfusion

  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2024.112459

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💬 AI 翻訳タイトル

非侵襲的脳灌流圧評価：選択的順行性脳灌流（SACP）を併用する大動脈弓手術の術前計画への応用

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、中等度低体温循環停止を伴う大動脈弓手術で実施される選択的順行性脳灌流（SACP）時の脳灌流圧（CPP）を非侵襲的に予測し、片側（uSACP）と両側（bSACP）の選択に資する術前計画法の実現可能性を検討することである。
  • SACP適応となる患者5例（65±7歳，男性3例）を対象に，術前のCT血管撮影（CTA）と4DフローMRIから患者固有の動脈解剖と血流を取得し，これに基づく計算流体力学（CFD）解析で血管抵抗を推定し，推定した抵抗と術中のSACP圧・流量設定をモデルの境界条件に適用して対側半球のCPPを予測し，予測圧を術中測定値と比較した。
  • 本手法はuSACPおよびbSACPのいずれにおいても対側CPPの予測に良好な精度を示し，中央値誤差（範囲）はuSACPで2.4（−0.2〜18.0）mmHg，bSACPで0.8（−3.3〜5.4）mmHgであり，予測は側副動脈径に最も感度が高かった。
  • 以上より，SACP時のCPP予測の実現可能性が示され，精度の高いモデル化に必要な主要要件が明らかとなり，本手法はSACPアプローチの術前選択支援に資する可能性がある。

(010) Rezaeitaleshmahalleh [1]

📕 書誌情報

Developing a nearly automated open-source pipeline for conducting computational fluid dynamics simulations in anterior brain vasculature: a feasibility study.

Mostafa Rezaeitaleshmahalleh, Nan Mu, Zonghan Lyu, Joseph Gemmete, Aditya Pandey, Jingfeng Jiang

Sci Rep, 2024 Dec 04

💬 AI 翻訳タイトル

脳前方循環における計算流体力学シミュレーション実施のためのほぼ自動化されたオープンソース・パイプラインの開発：実現可能性の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤を含む脳前方循環の病変特異的血行動態評価を臨床で実施し得るよう、計算流体力学（CFD）シミュレーションのワークフローを簡便化する、ほぼ自動化されたオープンソース・パイプラインを開発し、その実現可能性を評価することである。
  • 18例の血管造影データを用いて、自家開発のオープンソース深層学習画像セグメンテーションモデルARU-Netで3次元前方循環モデルを作成し、Vascular Modeling Toolkit（VMTK）で表面平滑化と流入・流出部の延長を行った後、TetGenで計算格子（メッシュ）を生成し、SimVascularソルバーをAPI経由で用いて血流計算を実行し、同一症例に対する従来の手動ワークフローと幾何学的・血行動態学的指標を比較評価した（評価指標：ピアソン相関係数、相対差、級内相関係数［ICC］）。
  • DLベースのセグメンテーションは手動セグメンテーションと良好に一致し、幾何学的指標のピアソン相関係数は高く、相対差は3〜10%であった；さらに、速度関連指標および壁せん断応力（WSS）関連変数を含む血行動態指標の多くでICCが0.85〜0.95と良好〜極めて高い信頼性を示した。
  • 提案パイプラインはユーザー介入を最小化しつつCFDシミュレーションを効率化し、現行の手動CFDプロトコルと整合的な結果を与えることが示され、脳動脈瘤症例の血行動態解析における臨床応用可能性が支持された。

(011) Zhai

📕 書誌情報

Discriminators of Paraclinoid Aneurysm Rupture Based On Morphological Computer-Assisted Semiautomated Measurement (CASAM) and Hemodynamic Analysis.

Xiaodong Zhai, Sishi Xiang, Jiewen Geng, Peng Hu, Chuan He, Guilin Li, Jingwei Li, Liming Zhang, Wei Yang, Hongqi Zhang

Clin Neuroradiol, 2025 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

形態学的コンピュータ支援半自動計測（CASAM）および血行力学解析に基づく傍床突起部動脈瘤の破裂判別因子

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、コンピュータ支援半自動計測（Computer-Assisted Semiautomated Measurement; CASAM）で定量化した形態学的指標と数値流体力学（computational fluid dynamics; CFD）による血行力学指標に基づき、傍床突起部動脈瘤の破裂リスク因子を同定することである。
  • 中国Intracranial Aneurysm Project（CIAP）データベースから傍床突起部動脈瘤304病変（未破裂285、破裂19）を抽出し、CASAMで形態パラメータを算出、CFDで血行力学シミュレーションを行い、単変量および多変量ロジスティック回帰分析により独立した破裂リスク因子を検出した。
  • 単変量解析ではundulation index（UI）および nonsphericity index（NSI）が破裂群で有意に高値で、内頸動脈（ICA）外側向きに位置する破裂瘤の割合は前向き（anterior）に位置するものより低く（p=0.002）、多変量解析ではUIの増大（オッズ比[OR]=1.086、95%信頼区間[CI] 1.012–1.165、p=0.022）と低壁せん断応力領域（low shear area; LSA）の拡大（OR=1.034、95%CI 1.004–1.064、p=0.028）が独立した破裂リスク因子と同定された。
  • 以上より、より大きいUIとLSAは傍床突起部動脈瘤の独立した破裂リスク因子であり、ICAに対して前向き（anterior）に位置する動脈瘤は他の向きより破裂しやすく、これらの知見は予測モデルの高度化と管理・サーベイランスの最適化を通じて臨床意思決定および患者予後の改善に資する可能性がある。

(012) Eguzkitza

📕 書誌情報

Performance Assessment of an Electrostatic Filter-Diverter Stent Cerebrovascular Protection Device: Evaluation of a Range of Potential Electrostatic Fields Focusing on Small Particles.

Beatriz Eguzkitza, José A Navia, Guillaume Houzeaux, Constantine Butakoff, Mariano Vázquez

Bioengineering (Basel), 2024 Nov 08

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

  • DOI: 10.3390/bioengineering11111127

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💬 AI 翻訳タイトル

静電フィルター・ダイバーターステント型脳血管保護デバイスの性能評価：小粒子に焦点を当てた静電場条件の範囲評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、心房細動（AF）や経カテーテル大動脈弁留置術（TAVI）に伴う微小塞栓による無症候性脳梗塞（SBI）を抑制するため、静電作用を組み込んだフィルター・ダイバーターステント型脳血管保護デバイスの性能を、小粒子に対する効果に焦点を当てて評価することである。
  • 方法として、計算流体力学（CFD）とラグランジュ（Lagrangian）粒子追跡法による二段階の数値解析を実施し、第1段階では多様な支柱厚・支柱間隔を、健常およびAFの流量波形を課したデバイス非装着の基準幾何と比較できるよう患者大動脈弓の生理的流量・圧に整合するよう境界条件を較正し、第2段階では第1段階の最適幾何に側方支柱を付加して支柱表面を負に帯電させ、静電場条件を走査しつつ帯電血栓に作用する電気力の効果を健常およびAF条件下で評価した。
  • 第1段階の結果、デバイスは支柱間隔より大きい粒子を機械的に遮断し、とくに側方支柱間隔が有効性に最大の影響を与えた一方、第2段階では大動脈弓の三分枝すべてに負に帯電したデバイスを展開することで、各分枝へ流入する粒子数が健常モデルで平均62.6%、疾患（AF）モデルで51.2%減少し、現行の経口抗凝固療法に匹敵またはそれを上回る効果が示された。
  • 結論として、本デバイスは微小粒子を静電的反発で分枝流路から偏向させる機序と大粒子を支柱間で機械的にろ過する機序の二重機構により、本研究で解析した粒径範囲全体の塞栓を抑制し、AFや高齢患者集団に対して抗凝固薬を用いない脳梗塞およびSBI予防戦略となり得ることを示した。

(013) Cabaniss [1]

📕 書誌情報

CFD investigations of a shape-memory polymer foam-based endovascular embolization device for the treatment of intracranial aneurysms.

Tanner L Cabaniss, Ryan Bodlak, Yingtao Liu, Geoffrey P Colby, Hyowon Lee, Bradley N Bohnstedt, Rinaldo Garziera, Gerhard A Holzapfel, Chung-Hao Lee

Biomech Model Mechanobiol, 2025 Feb

  • Keywords: Cerebral aneurysms, Computational fluid dynamics, Intracranial aneurysms, Patient-specific therapeutics, Shape-memory polymers

  • DOI: 10.1007/s10237-024-01910-x

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  • OpenAlex

    • Cited by: 1
    • FWCI: 0.573
    • Citation Percentile: 67.90

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤治療のための形状記憶ポリマー発泡体（SMPf）ベース血管内塞栓デバイスのCFDによる検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者固有の動脈瘤形状6例に対して、形状記憶ポリマー発泡体（SMPf）ベースの血管内塞栓デバイスがもたらす血行力学および対流熱伝達への影響を計算流体力学（CFD）により評価することである。
  • デバイスは連続多孔質媒体としてモデル化し、流れ解析では完全展開、熱伝達解析では複数の展開度を仮定したうえで、文献に基づく定性的妥当性確認とメッシュ独立性解析により最適セルサイズを検証して計算コストを抑制し、さらに熱伝達については体積流量最小およびゼロフラックス境界条件を課した最悪ケースを評価した。
  • 流れ解析では、すべての形状で動脈瘤内平均流速が85%以上、最大流速が45%以上低減し、これらの所見をSMPfデバイスの血行力学および熱伝達に関する既報の数値解析と比較検討した。
  • 本研究の成果は、血行力学と熱伝達の先進的計算モデルを統合した患者個別化SMPfデバイス設計最適化のための新規かつ実践的フレームワークを提示し、治療成績の向上を目指す個別化血管内塞栓ソリューションの今後の開発指針となり得る。

(014) Li

📕 書誌情報

Real-Time Surgical Planning for Cerebral Aneurysms Treated With Intrasaccular Flow Disruption Devices Based on Fast Virtual Deployment and Discrete Element Method.

Xinzhuo Li, Jiewen Geng, Yong Feng, Shengzhang Wang, Hongqi Zhang

Int J Numer Method Biomed Eng, 2024 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

高速仮想展開(FVD)と離散要素法(DEM)に基づく、囊内フローディスラプション(IFD)デバイス治療における脳動脈瘤リアルタイム手術計画

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、囊内フローディスラプション(IFD)デバイスによる動脈瘤治療に最適化されたリアルタイム手術計画プラットフォームを提示し、その中核となる高速仮想展開(FVD)アルゴリズムと離散要素法(DEM)を統合した数値流体力学(CFD)解析の有用性を示すことである。
  • FVDは適応的な壁面追従および曲率制御機構を備え、理想化モデルと患者特異的モデルで検証され、デバイスのワイヤフィラメントを離散粒子に離散化して血流シミュレーションと結合し、術後の血行動態変化を定量化した。
  • FVDによりIFDデバイスの仮想展開は数秒で完了し、ベンチ試験、従来の有限要素法(FEM)解析、血管造影データと良好に整合するDEM-CFD計算モデルが得られ、さらにDEM-CFDは閉塞効果が植込み後の血行動態特性に結びつき、個々の動脈瘤の解剖学的特徴や臨床介入戦略に依存することを示した。
  • 本プラットフォームは計算効率と解析精度の両立を大幅に改善し、リアルタイム手術計画の実現に資する実用的かつ革新的な枠組みを提供しており、動脈瘤マネジメントへの臨床応用に大きな意義を有する。

(015) Martin [1]

📕 書誌情報

Computational hemodynamic pathophysiology of internal carotid artery blister aneurysms.

Tristan Martin, Gilles El Hage, Claude Barbeau, Michel W Bojanowski

Biomed Eng Online, 2024 Nov 21

  • Keywords: Blister aneurysm, Carotid siphon, Computational fluid dynamics, Sidewall aneurysm, Wall shear stress

  • DOI: 10.1186/s12938-024-01306-z

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    • Cited by: 1
    • FWCI: 0.573
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💬 AI 翻訳タイトル

内頸動脈ブリスター型動脈瘤の計算血行力学的病態生理

💬 AI 要約

  • 内頸動脈（ICA）のブリスター型動脈瘤は稀であり、瘤膨隆近位の動脈壁内出血所見から一部が逆行性に形成されうるとの仮説が提起されているため、本研究は瘤形成前後の壁面せん断応力（wall shear stress, WSS）およびその勾配（WSS gradient, WSSG）を計算血行力学的に評価し、形成様式（逆行性／順行性）の妥当性を検証することを目的とした。
  • 患者画像を入力としてType I/IIブリスター型動脈瘤の有無でICA形状を再構築するソフトウェアを開発し、有限体積法ソルバを用いて瘤形成前後の運動学的血流データを算出し、特に瘤形成前の動脈壁WSS分布を比較するとともに、瘤膨隆境界部のWSSGを評価した。
  • 4例中2例で将来の瘤嚢部位の遠位側に相当する床突起上部（supraclinoid）ICA背側壁においてWSSが有意に高値を示し逆行性発育の可能性が示唆され、さらに構造変化開始後には瘤膨隆の近位・遠位境界でWSSGが有意に上昇し、近位部における低WSSと高WSSGの併存が手術中に観察される近位壁内血腫の進展に寄与している可能性が示された。
  • これらの所見により、WSSおよびWSSG上昇の影響を評価可能な本計算パイプラインは、ブリスター型動脈瘤の発生が逆行性または順行性のいずれの様式でも起こりうるという仮説を支持することが示された。

(016) Benemerito [4]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics and shape analysis enhance aneurysm rupture risk stratification.

Ivan Benemerito, Frederick Ewbank, Andrew Narracott, Maria-Cruz Villa-Uriol, Ana Paula Narata, Umang Patel, Diederik Bulters, Alberto Marzo

Int J Comput Assist Radiol Surg, 2025 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学および形状解析は脳動脈瘤破裂リスクの層別化を向上させる

💬 AI 要約

  • 未破裂脳動脈瘤（UIA）の破裂リスクを正確に定量化することは治療選択の指針として重要だが、従来の臨床情報に加えて計算流体力学（CFD）や形態測定がどの程度の付加情報を提供しうるかは不明であったため、本研究は画像由来特徴量をPHASESスコアに統合することで破裂状態の分類性能が改善するかを検証した。
  • 横断的データセット170例（破裂78例）を対象に、患者画像からCFDおよび形状解析により特徴量を抽出し、PHASES変数と組み合わせて5つのリッジ正則化ロジスティック回帰モデルを構築し、相関解析と主成分分析で特徴量を削減した後、学習・検証分割、グリッドサーチ併用の10分割交差検証およびブートストラップ再標本化により係数を同定し、受信者動作特性曲線下面積（AUC）で性能評価を行った。
  • PHASESのみのロジスティック回帰モデルのAUCは0.63であったのに対し、CFDおよび形状解析からの特徴量を組み込んだすべてのモデルは性能が向上しAUCは0.71に到達し、なかでも非球状指数（non-sphericity index）と最大Oscillatory Shear Index（OSI）が破裂状態の最も強い予測因子であった。
  • これらの結果は、画像ベースの流体力学および形状解析を臨床データと統合することにより脳動脈瘤の破裂状態の分類精度が向上しリスク層別化の高度化に資する可能性を示しており、今後は縦断データによる検証を通じて臨床実装可能性を評価する必要がある。

(017) Zhao

📕 書誌情報

A computational method to predict cerebral perfusion flow after endovascular treatment based on invasive pressure and resistance.

Xi Zhao, Li Bai, Jie He, Bin Han, Xiaotong Xu, Zhongrong Miao, Dapeng Mo

Comput Methods Programs Biomed, 2025 Jan

  • Keywords: Cerebrovascular stenosis, Computational fluid dynamics, Endovascular treatment, Microcirculatory resistance

  • DOI: 10.1016/j.cmpb.2024.108510

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💬 AI 翻訳タイトル

侵襲的圧測定値と抵抗に基づく血管内治療後の脳灌流流量予測のための計算的手法

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳血管狭窄患者に対する血管内治療（EVT）後における狭窄遠位の血流速度・体積流量・圧力を、脳微小循環抵抗（microcirculatory resistance）に基づくCFDシミュレーションでどの程度正確に予測できるかを検証することである。
  • 患者固有の頸外・頭蓋外（extracranial）および頭蓋内（intracranial）動脈モデルを再構築し、脳微小循環抵抗を境界条件として術後の血流速度と体積流量を推定し、CFD計算と経頭蓋ドプラ（transcranial Doppler; TCD）計測値の相関および一致度をPearson相関係数とBland–Altman分析で評価した。
  • CFDとTCDの平均流速は強い相関を示し（r = 0.7733, P = 0.0002）、体積流量も高い相関を示した（r = 0.8621, P < 0.0001）；Bland–Altman分析では平均流速に良好な一致が認められ（P = 0.2446、平均差 -4.2089、限界 -11.5764～3.1586）、一方で体積流量の一致はやや不均一であった（P = 0.0387、平均差 -0.3272、限界 -0.9276～0.2731）。
  • 以上より、本計算手法は術後の血行動態変化を予測し得ることが示され、脳血管狭窄病変に対する個別化された治療戦略の立案を支援する有用な手段であることが示唆された。

(018) Prochilo [1]

📕 書誌情報

Development and Validation of a Flow-Dependent Endothelialized 3D Model of Intracranial Atherosclerotic Disease.

Grace Prochilo, Chuanlong Li, Eleni Miliotou, Russell Nakasone, Alissa Pfeffer, Charles Beaman, Naoki Kaneko, David S Liebeskind, Jason D Hinman

Transl Stroke Res, 2025 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内アテローム性動脈硬化に対する流れ依存性内皮化三次元（3D）モデルの開発と検証

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、動物モデルの乏しさに起因する頭蓋内アテローム性動脈硬化（ICAD）の機序検証の難題に対し、CTアンギオグラフィ（CTA）などの神経画像から中大脳動脈（MCA）の患者特異的形状を再構築し、ヒト内皮細胞で内皮化して流れ負荷を与えられる流れ依存性三次元モデルを構築し、その妥当性を確立することである。
  • 我々は患者画像からMCAモデルを作製するワークフローを開発し、SAMMPRIS臨床試験の画像データを用いて検証した；数値流体力学（CFD）と粒子由来流れ（particle-derived flow）による流速を比較し、狭窄度と狭窄後方の流動乱れの関係を評価し、単一細胞RNAシーケンス（single-cell RNA-seq）で流れ依存的な内皮遺伝子発現とサブクラスターを同定し、さらに共焦点顕微鏡で内皮細胞の増殖と形態変化を解析した。
  • その結果、CFDによる流速は狭窄度に依存せず粒子由来流れと強く相関し、狭窄後方の流れの破綻は狭窄の重症度に応じて変化し、単一細胞RNA-seqではアテローム硬化関連遺伝子の発現上昇を含む流れ依存的な内皮遺伝子発現と特異的サブクラスターが病変MCAセグメントで同定され、共焦点顕微鏡は狭窄関連セグメントにおける内皮増殖能および形態の流れ依存性変化を示した。
  • 本プラットフォームは脳循環の特異的解剖学に根ざした再現性の高いICADモデルを提供し、内皮応答と病態経路の精緻な解析を可能にすることから、効果的治療が乏しく脳卒中リスクの高いICADに対する新規治療法の開発に資することが示された。

(019) Song [8]

📕 書誌情報

Intracranial aneurysm CTA images and 3D models dataset with clinical morphological and hemodynamic data.

Miao Song, Simin Wang, Qian Qian, Yuan Zhou, Yi Luo, Xijun Gong

Sci Data, 2024 Nov 12

💬 AI 翻訳タイトル

臨床、形態学的および血行力学的データを伴う頭蓋内動脈瘤のCTA画像および三次元モデルのデータセット

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、公開データの不足に対応し、人工知能（AI）による頭蓋内動脈瘤の発症・進展・破裂予測や病態解明を支援するための包括的データセットを整備・提供することである。
  • 高解像度のCT血管撮影（CTA）から、中大脳動脈（MCA）動脈瘤105病変を有する99症例および健常対照44例のデータを収集し、動脈瘤および親動脈の三次元モデルを再構成するとともに、臨床情報を付与し、各症例・対照について計算流体力学（CFD）により形態学的および血行力学的パラメータを算出した。
  • その結果、動脈瘤および親動脈の3Dモデル、対応する臨床データ、ならびにCFD由来の形態学的・血行力学的指標を統合した大規模データセットを構築し、CFDの事前経験がない研究者でも利用可能な形で提供した。
  • 本データセットは仮説駆動型およびデータ駆動型の研究を促進し、頭蓋内動脈瘤の病態生理の理解深化とAIモデルの学習・検証の高度化に寄与する可能性がある。

(020) Ogilvy [1]

📕 書誌情報

Exploring the hemodynamic behavior of residual aneurysms after coiling and clipping: A computational flow dynamic analysis.

Christopher S Ogilvy, Rafael Trindade Tatit, Vincenzo T R Loly, Felipe Ramirez-Velandia, João S B Lima, Carlos E Baccin

Surg Neurol Int, 2024

💬 AI 翻訳タイトル

コイル塞栓術およびクリッピング後の残存脳動脈瘤における血行力学的挙動の検討：計算流体力学（CFD）解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、クリッピングまたはコイル塞栓術後に残存した脳動脈瘤の治療前後における血行力学パラメータを計算流体力学（CFD）で定量化し、破裂リスクと安定性に関連する指標を明確化することである。
  • 2015年1月から2024年1月の連続症例を対象に後方視的に解析し、デジタルサブトラクション血管造影（DSA）画像を三次元再構築してANSYSソフトウェアで血行力学解析を行い、基底動脈先端2例・中大脳動脈分岐部2例・後交通動脈起始部2例の計6動脈瘤（未破裂5、破裂1）についてクリップまたはコイルによる治療前後を比較した。
  • 治療後、動脈瘤の表面積および体積はそれぞれ中央値33.73％および25.3％減少し、6例中5例で低壁せん断応力（wall shear stress, WSS）領域が減少した一方、未破裂例では平均WSSが中央値で137.6％増加し、低WSS領域が増加した唯一の症例は平均WSSの増加が最大であり、さらに1例の基底動脈瘤では全てのWSS指標が増加した。
  • 平均および高WSS領域の増加と低WSS領域の減少は安定性と破裂リスクの力学的均衡が複雑であることを示し、とりわけ全てのWSSパラメータが同時に増加するパターンは瘤壁への機械的ストレス増大を介した最高度の破裂リスクを示唆しており厳密な経過観察が必要であると結論づけられ、CFD由来のWSS指標が介入後残存瘤の評価およびリスク層別化の洗練に有用であることが示唆された。

(021) Satoh

📕 書誌情報

Hemodynamic analysis of a thrombosed bleb in an unruptured cerebral aneurysm.

Toru Satoh

Surg Neurol Int, 2024

  • Keywords: Aneurysmal bleb, Computational fluid dynamics, Computed tomography angiography, Thrombosis, Wall shear stress

  • DOI: 10.25259/SNI_584_2024

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💬 AI 翻訳タイトル

未破裂脳動脈瘤における血栓化ブレブの血行力学解析

💬 AI 要約

  • 本報告は、未破裂の内頸動脈-後交通動脈（IC–PC）動脈瘤のドームに存在したブレブが7年間で自然血栓化し消失した稀有な症例を対象に、ブレブ内血栓形成の機序を明らかにすることを目的としてCFD（computational fluid dynamics）解析による血行力学的評価を行った。
  • 本症例に対してCFD解析を適用し、ブレブおよび血栓化したブレブ頸部（bleb-neck）を含むドーム領域の血行動態を、ブレブ内流量、壁面せん断応力の大きさ（WSSm）、ブレブとドームのWSSm比、壁面せん断応力ベクトルの指向性（WSSv）、および流線の挙動により評価した。
  • ブレブの縮小と消失は、ブレブ内流量の低下、WSSmの低下、ブレブ/ドーム間のWSSm比の低下、WSSvの増大、ブレブ頸部領域への離散的な流線の侵入に伴う血流うっ滞と関連し、7年後には血栓化ブレブ頸部に相当するドーム壁に低WSSm・高WSSvの局在が認められた。
  • 以上より、自然に血栓化したブレブおよびその後のブレブ頸部相当ドーム壁は低WSSm・高WSSvという特徴的な血行力学プロファイルを呈し、とりわけ未破裂動脈瘤ブレブの完全自然血栓化という未報告の現象に対して血行力学的指標を提示した本解析は、脳動脈瘤における血栓性イベントの予測と臨床管理戦略の改善に資する。

(022) Ramirez-Velandia [2]

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Sequential Hemodynamic Analysis of Ruptured Posterior Communicating Artery Aneurysms Treated With Coil Embolization and Delayed Flow Diversion.

Felipe Ramirez-Velandia, Vincenzo T R Loly, Alejandro Enriquez-Marulanda, Michael Young, Rafael T Tatit, Arthur Cintra, Carlos E Baccin, Max Shutran, Philipp Taussky, Christopher S Ogilvy

Oper Neurosurg, 2024 Nov 12

  • Keywords: Coiling, Computational flow dynamics, Flow diversion, Intracranial aneurysms, Low shear areas, Posterior communicating artery, Wall shear stress

  • DOI: 10.1227/ons.0000000000001421

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💬 AI 翻訳タイトル

コイル塞栓術と遅延フローダイバーター留置で治療された破裂後交通動脈瘤の時系列的血行動態解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、破裂後交通動脈（PComA）動脈瘤に対する急性期コイル塞栓術と遅延フローダイバーター（FD）留置から成る段階的治療に伴う血行動態変化を、計算流体力学（CFD）により時系列的に解明することである。
  • 2013年6月～2022年11月に急性コイル＋遅延FD戦略で治療された症例を後ろ向きに検討し、デジタルサブトラクション血管撮影（DSA）3次元再構成を基にANSYSを用いたCFDで動脈瘤および隣接血管の壁面せん断応力（WSS）、動脈瘤内低せん断領域（LSA）、遠位血管の平均流速を算出し、全22例中6例（女性4、男性2、年齢中央値60歳）を解析対象とした。
  • ベースラインでは平均動脈瘤体積984.12 mm^3、表面積386.11 mm^2、LSA 22.90%、平均WSS 3.39 Paで最大の2動脈瘤が最も高いLSAを示し、コイル塞栓後には体積が−78.42%、表面積が−55.28%に減少する一方で動脈瘤壁WSSは6.10 Pa（+79.90%）に上昇し、中大脳動脈（MCA）WSSは10.76 Pa、前大脳動脈（ACA）WSSは7.51 Paに増加し、遅延FD後には中央値19.7か月で完全閉塞を達成しつつMCA WSSは14.94 Pa（+70.64%）、ACA WSSは10.82 Pa（+30.10%）に、MCA平均流速は43.04 cm/s（+36.85%）に上昇し、ACAでも3例で流速増加を認めた。
  • 本研究は、破裂PComA動脈瘤における段階的治療の時系列的血行動態をCFDで定量化し、LSAが破裂の誘因となり得ること、ならびにコイル塞栓後および遅延FD後に下流のACAおよびMCAでWSSと流速が順次増加するという遠位循環への影響（擾乱）を示した。

(023) Fillingham

📕 書誌情報

Computational Fluid Dynamics of Cerebrospinal Fluid.

Patrick Fillingham, Mehmet Kurt, Swati Rane Levendovszky, Michael R Levitt

Adv Exp Med Biol, 2024

💬 AI 翻訳タイトル

脳脊髄液の計算流体力学

💬 AI 要約

  • 本章の目的は、脳脊髄液（CSF）に対する計算流体力学（CFD）の応用を概説し、CSFのCFD実施に関する方法論的推奨を提示し、患者固有の組織変位を取り込む新規CFD手法の結果を示すとともに、臨床的に有用なCFDシミュレーションに向けた障壁とその克服経路を論じることである。
  • 著者らは文献レビューを通じてCSF流動の圧力および速度の時空間的解析に関する技術的・方法論的課題を整理し、さらに患者固有の組織変位データを統合したCFD手法を開発して適用し、実施上の推奨事項をまとめた。
  • 本章では、患者固有の組織変位を取り込む新規CFD手法の結果を提示し、CSF圧および速度の時空間的推移の評価における当該アプローチの潜在的有用性を示した。
  • 医用画像、計算能力、機械学習の進歩によりCFDの臨床応用可能性が高まりつつある一方で、依然として臨床利用を制限する技術的・方法論的障壁が存在することを指摘し、臨床現場で有用なCFDシミュレーションへの移行に向けた道筋を示した。

(024) Sherif [1]

📕 書誌情報

Computational Fluid Dynamic Simulations of Cerebral Aneurysms.

Camillo Sherif, Gerhard Sommer, Peter Schiretz, Gerhard A Holzapfel

Adv Exp Med Biol, 2024

💬 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

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、未破裂脳動脈瘤患者に対する個別化リスク予測を可能にする計算流体力学（CFD）の役割を踏まえ、動脈瘤の形成および破裂に関与する生体力学的・生理学的原理、CFDの計算手順と評価指標、ならびにその臨床的有用性を概説することである。
  • 方法として、最新の文献レビューに基づく総説的検討を行い、CFDの計算手順および評価されるパラメータを記述するとともに、CFDの臨床的価値を検討した。
  • その結果、動脈瘤形成・破裂の主要な生体力学的機序とCFDの標準的ワークフローならびに主要パラメータが体系化され、現行のエビデンスは個別化リスク層別化へのCFDの潜在的有用性を示す一方で、方法論の不均一性や前提条件の限界が妥当性と汎用性を制約していることが示された。
  • 結論として、CFDは未破裂脳動脈瘤のリスク評価に資する有望なツールであるが、臨床実装に向けては標準化、外部検証、および方法論的改良が必要であり、将来的な開発が現行の欠点を克服する鍵となる。

(025) Ren

📕 書誌情報

Therapeutic Effect of Targeted Deployment Filling Coils in the Treatment of Intracranial Aneurysms.

Xiaoyu Ren, Bin Gao, Wangsheng Lu, Guangming Yang, Yunjie Wang, Yin Yin

Int J Numer Method Biomed Eng, 2024 Dec

  • Keywords: coil embolization, computational fluid dynamics, finite element method, hemodynamics, intracranial aneurysms

  • DOI: 10.1002/cnm.3880

  • Article

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤治療における充填コイルの標的的展開の治療効果

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤に対する血管内コイル塞栓術において、流入ジェット領域のタンポナーデ（tamponade）率を高めることを意図した充填コイルの標的的展開が血行力学に及ぼす影響を解明することである。
  • 内頚動脈に位置する6例の患者固有形状を用い、マイクロカテーテルの位置と方向を変更して充填コイル第3セグメントの放出条件を変えることで標的展開群と通常展開群の2条件を設定し、有限要素法でコイル展開を模擬したうえで計算流体力学（CFD）により術後血行力学を評価し、流速低下、壁面せん断応力（WSS）、低WSS（LWSS）、相対滞留時間（RRT）、頸部領域の流れの運動エネルギー、ならびに脳動脈瘤内の残留流量体積（RFV）を指標とした。
  • ピーク時刻（t=0.17 s）において、低WSS領域の面積比は両群で同等であった一方（標的 78.13%±34.59% vs 通常 74.20%±36.94%、p=0.583）、標的展開群はRRT領域面積が有意に大きく（16.84%±5.58% vs 6.42%±5.67%、p=0.009）、頸部領域の流れの運動エネルギーが有意に小さく（9.43±4.33 vs 16.23±5.92、p=0.047）、RFVは大きい傾向を示した（35.97±24.35 mm3 vs 25.80±18.94 mm3、p=0.44）。
  • 患者固有形状に基づく有限要素法・計算流体力学解析により、流入ジェットが治療上重要であり、流入ジェットに整合させた充填コイルの標的的展開がより良好な血行力学環境をもたらし得ることが示された。

(026) Salaud

📕 書誌情報

Branching and nonbranching intracranial aneurysms in the presence of a persistent stapedial artery and an aberrant internal carotid artery assessed with computational hemodynamics: illustrative case.

Céline Salaud, Tristan Martin, Gilles El Hage, Michel W Bojanowski

J Neurosurg Case Lessons, 2024 Nov 04

  • Keywords: ICA agenesis, berry aneurysm, computational fluid dynamic, persistent stapedial artery, sidewall aneurysm

  • DOI: 10.3171/CASE24421

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💬 AI 翻訳タイトル

遺残あぶみ骨動脈および異常走行内頸動脈の存在下における分岐部型および非分岐部型脳動脈瘤の計算血行動態解析による評価：症例提示

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、遺残あぶみ骨動脈と異常走行内頸動脈（aberrant internal carotid artery）を伴う稀な血管解剖において、分岐部型（ベリー動脈瘤）と側壁型（側壁動脈瘤）の発生・進展機序の相違を、計算流体力学（CFD）による計算血行動態解析を用いて解明することである。
  • われわれは、36歳男性の前交通動脈（ACom）破裂動脈瘤に対し顕微鏡下クリッピング術を施行し、画像で遺残あぶみ骨動脈と延長・蛇行した後交通動脈（PComA）を認めたのち、14年後にPComAループ上の破裂動脈瘤で再入院した症例について、血管形状に基づくCFD解析により側副血行と流量分布を評価した。
  • CFDは、異常走行内頸動脈に起因する顕著な側副血行と超生理学的な代償性高流量を同定し、高流量が分岐部型と側壁型の双方の動脈瘤のトリガーとなる一方で、真の側壁型動脈瘤は局所の壁せん断応力（wall shear stress, WSS）の増大に、ベリー動脈瘤は分岐部での局所血圧上昇に主として関連するという血行力学的差異を示した。
  • これらの所見は、異常走行内頸動脈（aberrant internal carotid artery）の存在が前方循環・後方循環の双方で生理学的範囲を超える代償性血流を生じさせ、分岐部および非分岐部での脳動脈瘤形成リスクを高めること、ならびに長期的には生涯にわたるフォローアップの必要性とCFDによるリスク層別化の有用性を示唆する。

(027) Cabaniss

📕 書誌情報

CFD investigations of a shape-memory polymer foam-based endovascular embolization device for the treatment of intracranial aneurysms.

Tanner Cabaniss, Ryan Bodlak, Yingtao Liu, Geoffrey Colby, Hyowon Lee, Bradley Bohnstedt, Rinaldo Garziera, Gerhard Holzapfel, Chung-Hao Lee

Res Sq, 2024 Oct 18

  • Keywords: Computational fluid dynamics, cerebral aneurysms, intracranial aneurysms, patient-specific therapeutics, shape memory polymers

  • DOI: 10.21203/rs.3.rs-5014601/v1

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤治療を目的とした形状記憶ポリマーフォーム（SMPf）基盤血管内塞栓デバイスの数値流体力学（CFD）解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、形状記憶ポリマーフォーム（SMPf）を用いた患者特異的血管内治療デバイスの血行動態および対流熱伝達への影響を、6例の患者特異的脳動脈瘤形状を対象とする数値流体力学（CFD）解析により評価することである。
  • 方法として、SMPfデバイスを連続多孔質媒体としてモデル化し、流れ解析では完全膨張状態を、熱伝達解析では膨張度を変化させて検討し、文献に基づく定性的検証および計算コスト低減を伴うメッシュ独立性評価を行い、対流熱伝達については最小体積流量とゼロフラックス境界条件を組み合わせた最悪条件を設定した。
  • 結果として、全ての形状において動脈瘤内の平均流量は85％超、最大流量は45％超低減し、得られた所見はSMPfデバイスの血行動態および熱伝達に関する既報の数値解析と整合した。
  • 結論として、本研究の結果は、脳動脈瘤の個別化血管内塞栓を目指す患者特異的SMPfデバイスの設計最適化および開発に資する指針を提供する。

(028) Kigka

📕 書誌情報

Silent brain ischemia within the TAXINOMISIS framework: association with clinical and advanced ultrasound metrics.

Vassiliki Kigka, Alessandro Carrozzi, Laura Ludovica Gramegna, Panagiotis K Siogkas, Vassiliki Potsika, Vassilis Tsakanikas, Michael Kallmayer, Victor Obach, Vincente Riambau, Giovanni Spinella, Giovanni Pratesi, Luigi Cirillo, David Neil Manners, Rodolfo Pini, Gianluca Faggioli, Gert J de Borst, George Galyfos, Frangiska Sigala, Perica Mutavdzic, Marija Jovanovic, Igor Koncar, Dimitros I Fotiadis

Front Neurol, 2024

  • Keywords: carotid artery stenosis (CAS), carotid ultrasound, computational fluid dynamics (CFD), magnetic resonance imaging (MRI), risk factors, silent brain infarcts (SBIs)

  • DOI: 10.3389/fneur.2024.1424362

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💬 AI 翻訳タイトル

TAXINOMISISフレームワークにおける無症候性脳梗塞：臨床指標および先進超音波指標との関連

💬 AI 要約

  • 頸動脈狭窄（Carotid Artery Stenosis; CAS）と同側の無症候性脳梗塞（Silent Brain Infarcts; SBI）との関連は不明であり、本研究はTAXINOMISISプロジェクトの一環として、無症候性CAS患者におけるSBIの発現を臨床指標、頸動脈超音波所見、および数値流体力学（Computational Fluid Dynamics; CFD）解析と相関づけて検討することを目的とした。
  • 欧州6施設で実施されたTAXINOMISIS臨床試験（NCT03495830）から50～99%のCAS患者を登録し、本サブスタディでは無症候性例のみを対象として、頸動脈超音波（Dopplerを含む）と脳MRI（拡散強調、T2/FLAIR、T1）を施行し、確立された定義に基づきSBIを判定し、超音波データと連動したCFD解析を行った。
  • 無症候性195例（平均狭窄度［NASCET］64.1%）中33例（16.9%）にSBIを認め、内訳は皮質梗塞57.6%、同側ラクナ梗塞12.1%、皮質下梗塞18.2%などであり、SBI陽性群ではBMI、拡張期血圧、血清クレアチニン、中性脂肪が高く心血管インターベンション歴、降圧薬第3/第4選択薬および抗凝固薬の使用、対側脳梗塞の合併が多く、加えて頸動脈超音波ではSaint Mary’s比（Saint Mary’s ratio）が高くCFD解析では低壁せん断応力（Wall Shear Stress; WSS）領域が有意に広かった。
  • 本試験は、中等度の無症候性頸動脈狭窄におけるSBIの有病率と関連因子を体系的に示し、特に血行動態および血管壁特性（例：低WSS領域やSaint Mary’s比）とSBI発生との関連を明確化した点で学術的意義があり、SBIの病態形成にこれらが寄与し得ることを示唆する。

(029) Xu

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Application of Computational Fluid Dynamic Simulation of Parent Blood Flow in the Embolization of Unruptured A1 Aneurysms.

Gangqin Xu, Kun Zhang, Dongyang Cai, Bowen Yang, Tongyuan Zhao, Jiangyu Xue, Tianxiao Li, Bulang Gao

World Neurosurg, 2025 Jan

  • Keywords: A1 segment, Anterior cerebral artery, Computational fluid dynamics, Endovascular procedures, Intracranial aneurysm, Microcatheter shaping

  • DOI: 10.1016/j.wneu.2024.10.065

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💬 AI 翻訳タイトル

前大脳動脈A1部未破裂動脈瘤の塞栓術における親動脈血流の計算流体力学（CFD）シミュレーションの応用

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）によりシミュレートした親動脈血流の主流（streamline）に基づくマイクロカテーテル成形が、前大脳動脈（ACA）A1部後壁の未破裂動脈瘤に対する血管内塞栓術に及ぼす影響を検討することである。
  • ACA A1部後壁未破裂動脈瘤8例を後ろ向きに集積し、CFDで得た親動脈血流の主流を参照して蒸気でマイクロカテーテルを成形し（in vitro）、塞栓術時のナビゲーション成功、即時塞栓度、追跡血管造影（Raymond分類）などの臨床・手技・予後指標を解析した。
  • 8本のマイクロカテーテルはいずれもin vitroで目標位置への到達に成功し、臨床手技では7例で初回ナビゲーションが成功、残る1例の蛇行血管では親動脈主流に基づく再成形により到達可能となった；即時成績は完全閉塞7例（87.5%）、残存ネック1例（12.5%）で、追跡造影の得られた6例（75%）ではRaymond分類Iが5例（83.3%）、IIが1例（16.7%）であった。
  • CFDに基づく親動脈血流を利用したマイクロカテーテル成形は、ACA A1部後壁未破裂動脈瘤の塞栓術において標的部位へのナビゲーションを容易にし、手技の安定性および支持性を高める安全かつ有効な戦略であることが示された。

(030) Ceccarelli [10]

📕 書誌情報

Real-time monitoring of a 3D blood-brain barrier model maturation and integrity with a sensorized microfluidic device.

Maria Cristina Ceccarelli, Marie Celine Lefevre, Attilio Marino, Francesca Pignatelli, Katarzyna Krukiewicz, Matteo Battaglini, Gianni Ciofani

Lab Chip, 2024 Nov 05

💬 AI 翻訳タイトル

センサ集積型マイクロ流体デバイスによる三次元血液脳関門(BBB)モデルの成熟度と完全性のリアルタイムモニタリング

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ヒトの生理に近い三次元血液脳関門(BBB)モデルにおいて、バリアの成熟度と完全性を非侵襲かつリアルタイムに監視できるセンサ集積型マイクロ流体デバイスを開発し、CNS創薬や疾患モデリングに資する計測基盤を確立することである。
  • 薄膜電極を集積したマイクロ流体(BBB-on-a-chip)システムを構築し、電気化学インピーダンス分光法(EIS)により連続的にモニタリングするとともに、血管側はヒト内皮細胞の管状配置、実質側はアストロサイトおよびミクログリアの三次元分布で模倣し、等価回路モデルから経内皮電気抵抗(TEER)を推定しつつ、蛍光トレーサによる透過性試験、生死染色(Live/Deadアッセイ)、免疫蛍光法、数値流体力学(CFD)解析およびドキソルビシンとテモゾロミドの薬剤透過評価で検証した。
  • EISは周波数依存的なインピーダンス変化を示し、成熟したバリアと未成熟バリアを識別して完全性を示唆し、透過性アッセイ結果と整合し、等価回路に基づく解析でより正確なTEER値が得られ、各種アッセイでBBBの形成と成熟が確認され、CFDによりデバイス内のせん断応力がin vivo相当であることが裏付けられ、薬剤試験ではドキソルビシンの低いBBB通過性とテモゾロミドの通過性が再現された。
  • 本センサ集積型デバイスは、非侵襲的リアルタイムEIS/TEER計測と生理的流れ環境の再現を両立し、BBBの成熟・機能を定量的に評価しつつ薬剤のBBB通過性を予測可能な多用途プラットフォームとして、CNS創薬、疾患モデリング、および個別化医療に大きく貢献し得る。

(031) Shimogonya [5]

📕 書誌情報

Role of disturbed wall shear stress in the development of cerebral aneurysms.

Yuji Shimogonya, Shunichi Fukuda

J Biomech, 2024 Nov

  • Keywords: Cerebral aneurysm, Computational fluid dynamics, Disturbed flow, Hemodynamics, Wall shear stress

  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2024.112355

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤形成における擾乱した壁せん断応力の役割

💬 AI 要約

  • 患者個別の数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）解析は多数行われてきたが、脳動脈瘤形成に特異的な血行力学因子は未同定であり、既報では対照群の設定に問題があると考えられるため、本研究は脳動脈瘤の発生と相関する血行力学因子を同定することを目的とした。
  • 中大脳動脈（MCA）分岐部に瘤を有する9例で瘤を仮想的に除去して瘤形成前の血管形状を再構築し、同側および対側血管に対して拍動性血流のCFDシミュレーションを実施して複数の血行力学指標を算出し、同側を実験部位、対側を対照部位として統計学的に比較した。
  • その結果、正規化横方向壁せん断応力（NtransWSS: normalized transverse wall shear stress）のみが、瘤切除部と同側のMCA分岐部で対側より有意に高値を示し（p = 0.01）、その他の血行力学指標には両側間で有意差を認めなかった。
  • 以上より、NtransWSSで検出される多方向性の擾乱を伴う壁せん断応力が脳動脈瘤形成の血行力学的リスク因子となり得ること、ならびに対側を内的対照として用いる本研究の方法論が有効であることが示唆された。

(032) Zhou [2]

📕 書誌情報

Influence of physiological conditions on hemodynamics of internal carotid artery aneurysms.

Lei Zhou, Shanjie Dong, Amir Alahdadi Kheiri

Sci Rep, 2024 Oct 04

💬 AI 翻訳タイトル

生理学的条件が内頸動脈瘤の血行動態に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • 本研究は、身体の生理学的状態が内頸動脈瘤（脳内囊状動脈瘤）の破裂リスクに及ぼす影響を解明することを目的とした。
  • 安静、通常の活動、運動の3つの生理条件において計算流体力学（CFD）による包括的な血行動態解析を実施し、壁面せん断応力（WSS）、振動性せん断指数（OSI）、および圧力の分布（コンター）を比較して高リスク領域を特定するとともに、破裂リスクを評価する統計解析を行い、さらに各条件における収縮期ピーク時の血流動態を検討した。
  • 解析の結果、流入血流が最初に動脈瘤嚢に接触し血圧が最大となるドーム部が、破裂リスクの高い重要領域であることが示された。
  • これらの所見は、ドーム部の局所血行力学が破裂脆弱性の鍵となることを示し、リスク評価におけるCFD指標の有用性を支持する。

(033) Curro [4]

📕 書誌情報

Longitudinal Assessment of Retinal Microvasculature in Preclinical Alzheimer's Disease.

Katie R Curro, Ruth M A van Nispen, Anouk den Braber, Elsmarieke M van de Giessen, Jacoba A van de Kreeke, H Stevie Tan, Pieter-Jelle Visser, Femke H Bouwman, Frank D Verbraak

Invest Ophthalmol Vis Sci, 2024 Oct 01

💬 AI 翻訳タイトル

前臨床期アルツハイマー病における網膜微小血管網の縦断的評価

💬 AI 要約

  • 目的: 前臨床期アルツハイマー病（pAD）において、時間経過に伴う血管密度（vessel density, VD）および中心窩無血管野（foveal avascular zone, FAZ）の変化の有無を検証した。
  • 方法: 光干渉断層血管撮影（optical coherence tomography angiography, OCTA）でベースラインと約2年後にVDとFAZを撮像し、陽電子放射断層撮影（positron emission tomography, PET）によりアミロイドβ（Aβ）ステータスを判定して、Aβ陰性持続群（Aβ-, n=116）、陰性から陽性への転化群（Aβ-+, n=18）、陽性持続群（Aβ++, n=14）に分類して解析した。
  • 結果: 両Aβ陽性群では黄斑および視神経乳頭（optic nerve head, ONH）領域のVDは経時的に増加したが有意差はなく、Aβ陰性群ではONHおよび黄斑のVDが経時的に有意に増加し、さらにAβ陽性持続群のVDは黄斑内輪および外輪でAβ転化群およびAβ陰性群より有意に高かった一方、FAZには経時的な有意変化を認めなかった。
  • 結論: pADにおける網膜VDの変化は早期から出現し、ONHと黄斑で異なるパターンを示すことが示唆され、OCTAに基づくVDが前臨床段階のバイオマーカーとなり得る可能性が示されたが、既知のアミロイド病理を有するより長期の縦断研究による検証が必要である。

(034) Cho [1]

📕 書誌情報

Wall Shear Stress (WSS) Analysis in Atherosclerosis in Partial Ligated Apolipoprotein E Knockout Mouse Model through Computational Fluid Dynamics (CFD).

Minju Cho, Joon Seup Hwang, Kyeong Ryeol Kim, Jun Ki Kim

Int J Mol Sci, 2024 Sep 12

  • Keywords: ApoE-KO mice, atherosclerosis, computational fluid dynamics (CFD), plaque formation, standard deviation, wall shear stress (WSS)

  • DOI: 10.3390/ijms25189877

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    • FWCI: 0.915
    • Citation Percentile: 72.75

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💬 AI 翻訳タイトル

Computational Fluid Dynamics（CFD）による部分結紮アポリポタンパク質E欠損（ApoE-KO）マウスモデルにおける動脈硬化の壁面せん断応力（WSS）解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、部分結紮および高脂肪食負荷を施したアポリポタンパク質E欠損（ApoE-KO）マウス頸動脈を対象に、磁気共鳴画像（MRI）に基づく血流再構成とComputational Fluid Dynamics（CFD）を用いて壁面せん断応力（WSS）を評価し、時間平均壁面せん断応力（TAWSS）の標準偏差を指標とするWSS不均一性と炎症因子・病理学的所見およびプラーク厚との関連を解明することである。
  • 1週・2週・4週の時点で部分結紮ApoE-KOマウスに高脂肪食を負荷し、MRIから頸動脈血流を再構成してCFD解析を行いWSSを算出し、血管壁各点におけるTAWSSの標準偏差を定量化して高WSSと低WSSの差異を比較するとともに、炎症関連マーカーおよび病理染色所見と対比した。
  • その結果、動脈硬化モデルの経時的進行に伴い低WSSと高WSSの差（WSSの空間的不均一性）が増大し、TAWSSの標準偏差が炎症因子、病理学的特徴、ならびにプラーク肥厚と対応することが示唆された。
  • 本研究は、CFD由来のTAWSS標準偏差が動脈硬化の発症および脆弱プラーク形成に関与するWSS差を捉える有用な血行力学的指標となり得ることを示し、病態理解および予防・治療戦略の立案に資する可能性を示した。

(035) Chen [2]

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Hemodynamic characteristics of vertebrobasilar artery fenestration combined with vertebrobasilar dolichoectasia: a study based on magnetic resonance angiography.

Xiao-Qin Chen, Jie Jiang, Jian Xing, Zhao-Kai Ming, Min Zhu, Quan Bao, Ming-Cheng Hu

Am J Nucl Med Mol Imaging, 2024

  • Keywords: Vertebrobasilar artery fenestration, cerebral infarction, hemodynamics, turbulence, vertebrobasilar dolichoectasia

  • DOI: 10.62347/TLNN8316

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 1.145
    • Citation Percentile: 67.90

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💬 AI 翻訳タイトル

磁気共鳴血管撮影に基づく椎骨脳底動脈の窓形成（fenestration）と椎骨脳底動脈拡張蛇行症の合併例における血行動態特性

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、磁気共鳴血管撮影（MRA）に基づき、椎骨脳底動脈の窓形成（vertebrobasilar artery fenestration: VBAF）と椎骨脳底動脈拡張蛇行症（vertebrobasilar dolichoectasia: VBD）の合併例における血行動態特性を解明し、高リスク集団を同定して臨床的示唆を提供することである。
  • MRA画像から動脈の三次元幾何学モデルを構築し、22例を対照群、S群、L群、U群、スパイラル（Spiral）群に分類のうえ、computational fluid dynamics（CFD）による数値流体解析を実施して、血流速度（V）、振動せん断応力（oscillatory shear stress: OSI）、壁せん断応力（wall shear stress: WSS）、aneurysm formation indicator（AFI）を評価した。
  • その結果、L群・U群・スパイラル群ではV、OSI、WSSが対照群より有意に高値で（P<0.05）、高速度血流、上昇したWSSおよび増大したOSIは窓形成部に集中し、蛇行する椎骨動脈および脳底動脈の各区間にも散在して認められ、さらに両側椎骨動脈間のパラメータにも有意差を示した。
  • 以上より、L群・U群・スパイラル群は高リスク集団と考えられ、異常な血行動態が血管壁病態の悪循環を惹起して脳梗塞などの有害事象の発生リスクを高めうることから、これらの群および対応する血管領域に対する臨床的注意喚起とリスク層別化への活用が求められる。

(036) Wang [6]

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Risk factors and predictive indicators of rupture in cerebral aneurysms.

Xiguang Wang, Xu Huang

Front Physiol, 2024

  • Keywords: artificial intelligence, blood biomarkers, cerebral aneurysm, fluid-structure interaction, hemodynamics, imaging modalities, morphology

  • DOI: 10.3389/fphys.2024.1454016

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    • Cited by: 6
    • FWCI: 1.098
    • Citation Percentile: 40.90

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤における破裂のリスク因子と予測指標

💬 AI 要約

  • 本総説は、脳動脈瘤における破裂のリスク因子および予測指標に関する現時点の知見を総括し、早期検出と破裂予測の高度化に資することを目的とした。
  • 関連文献を対象に、瘤のサイズ・形状・部位などの形態学的特性、血流パターンや壁せん断応力などの血行力学的因子に加え、炎症、細胞外マトリックス再構築、遺伝子多型といった生物学的・遺伝学的因子、および計算流体力学(CFD)や機械学習アルゴリズムに基づく破裂リスク予測手法の進展を統合的に概観した。
  • その結果、形態学的特性と血行力学的因子が瘤壁安定性と破裂リスクに強く関与する主要因であること、さらに生物学的・遺伝学的背景が破裂の発生機序に寄与しうること、ならびにCFDと機械学習を活用した新規予測モデルが提案されていることが整理された。
  • 一方で、破裂を高精度に予測するには依然として課題が残されており、各予測因子の外的妥当性の検証と臨床実装に向けた統合的枠組みの確立が必要であり、これにより個別化された破裂リスク評価と最適な治療戦略の立案が促進される。

(037) Caddy

📕 書誌情報

Simulation of murine retinal hemodynamics in response to tail suspension.

Harrison T Caddy, Mitsunori Fujino, Ebrahim Vahabli, Valentina Voigt, Lachlan J Kelsey, Rodney J Dilley, Livia S Carvalho, Satoru Takahashi, Daniel J Green, Barry J Doyle

Comput Biol Med, 2024 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

尾部懸垂に伴うマウス網膜血行動態のシミュレーション

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、尾部懸垂(TS)による模擬微小重力がマウス網膜微小循環の幾何学および血行動態、ならびに網膜内皮細胞死に及ぼす影響を明らかにし、宇宙飛行関連神経眼症候群(SANS)との関連を評価することである。
  • 固定後の対照群(N=4)と14日間のTS群(N=4)の眼球から血管叢および内皮細胞死の共局在領域を染色・撮像し、ホールマウント像から3次元(3D)の球状網膜血管叢モデルを再構築して、ファーレウス–リンドクヴィスト(Fåhræus–Lindqvist)効果を考慮し、TSで得られた流体圧測定値と深部毛細血管層の血流分布を反映した境界条件を用いた計算流体力学(CFD)シミュレーションを実施した。
  • TS群では表面積の減少および小血管(<10 μm)での分岐間距離の短縮が認められ、壁面せん断応力(WSS)と圧力は対照群より高く(特に小血管で顕著)であり、さらに内皮細胞死率は対照群に比して変動が大きい一方で、細胞死領域では群内・群間のいずれでも概してWSSと圧力が高く、その有意性は小〜中等径血管(<20 μm)に限られた。
  • これらの所見は、模擬微小重力が網膜微小血管の形態と血行力学的負荷を変化させて網膜内皮機能障害を惹起し、SANSの発症に関与しうることを示唆しており、今後はより大型種や実宇宙飛行コホートでサンプルサイズを拡大した検証が望まれる。

(038) Wiśniewski [1]

📕 書誌情報

Intracranial bypass for giant aneurysms treatment assessed by computational fluid dynamics (CFD) analysis.

Karol Wiśniewski, Piotr Reorowicz, Zbigniew Tyfa, Benjamin Price, Anne Jian, Andreas Fahlström, Damian Obidowski, Dariusz J Jaskólski, Krzysztof Jóźwik, Katharine Drummond, Lars Wessels, Peter Vajkoczy, Alexios A Adamides

Sci Rep, 2024 Sep 16

  • Keywords: Cerebral blood flow hemodynamics, Computational fluid dynamics, Giant aneurysms, Intracranial bypass, Thrombosis

  • DOI: 10.1038/s41598-024-72591-w

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  • OpenAlex

    • Cited by: 1
    • FWCI: 0.573
    • Citation Percentile: 67.90

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💬 AI 翻訳タイトル

巨大頭蓋内動脈瘤治療における頭蓋内バイパスの計算流体力学（CFD）解析による評価

💬 AI 要約

  • 巨大頭蓋内動脈瘤（GIA、直径≥25 mm）は破裂リスクが高く予後不良であり、他治療が禁忌の場合には親動脈閉塞またはトラッピングとバイパス再建の併用が選択されうるが、その機序は十分に解明されていないため、本研究は術前段階における計算流体力学（CFD）および流体-構造連成（FSI）解析の臨床的有用性を検証することを目的とした。
  • CTアンギオグラフィ（CTA）に基づき内頸動脈C6（眼動脈部）セグメントのGIAを有する患者固有のコンプライアンスを考慮した全脳動脈循環の3モデルを作成し、近位側動脈瘤閉塞と組み合わせた仮想バイパスを、吻合受け血管が中大脳動脈（MCA）側頭枝と前頭枝で異なる2条件として構築したうえで、FSI/CFD解析により流れパターンと壁せん断応力（WSS）、振動性せん断指数（OSI）、時間平均壁せん断応力（TAWSS）、圧力の変化を評価した。
  • 仮想バイパスにより領域全体の流量分配が変化し、ウィリス動脈輪の構成によって一部が代償されたほか、いずれのバイパス条件でも動脈瘤内の血行力学指標は低下し、とくにMCA側頭枝バイパスは前頭枝バイパスよりもわずかに大きな低下を示し、動脈瘤壁面での面積平均値はWSS 35.7%、OSI 19.0%、TAWSS 94.7%、圧力24.2%の低下であった。
  • 患者固有解剖に基づくFSI/CFD解析と、近位側動脈瘤閉塞を併用したバイパスの仮想シミュレーションは、本手法が動脈瘤内圧を低下させつつ血栓形成に有利な環境を創出し瘤縮小に資する可能性を示し、最適な血行力学条件を得るためのMCA受け枝の選択は術前に個別化して評価すべきである。

(039) Wu [3]

📕 書誌情報

Impact of blood viscosity on hemodynamics of large intracranial aneurysms.

Jing Wu, Baorui Zhang, Shilei Cui

Clin Neurol Neurosurg, 2024 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

大型頭蓋内動脈瘤の血行力学に及ぼす血液粘度の影響

💬 AI 要約

  • 本研究は、従来の計算流体力学（CFD）研究が標準値の粘度を仮定する傾向を踏まえ、大型頭蓋内動脈瘤における血液粘度の個体差が血行力学に及ぼす影響と、その成長・破裂リスクへの含意を検討することを目的とした。
  • 未破裂の大型内頸動脈瘤8例を対象に、拍動性流入条件下で各症例ごとに5段階（0.004、0.006、0.008、0.010、0.012 Pa·s）の粘度を設定してCFDシミュレーションを実施し、粘度水準間の血行力学的指標の差を対応のあるt検定で比較するとともに、粘度と各指標の相関を解析した。
  • 粘度の増加に伴い瘤内の血流速度は有意に低下し、時間平均の壁せん断応力（WSS）はとくに瘤頸部で粘度と有意な正の相関を示し、振動せん断指数（OSI）は概して粘度上昇とともに低下したが一部症例では不規則な挙動を示した。
  • これらの結果は、粘度の変動が速度、WSS、OSIを大きく左右して動脈瘤の成長や破裂リスクの調節に関与しうることを示唆しており、CFD解析に患者別の粘度を導入することが精度と信頼性の向上に不可欠であることを示す。

(040) Wiśniewski [2]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics; a new diagnostic tool in giant intracerebral aneurysm treatment.

Karol Wiśniewski, Piotr Reorowicz, Zbigniew Tyfa, Benjamin Price, Anne Jian, Andreas Fahlström, Damian Obidowski, Dariusz J Jaskólski, Krzysztof Jóźwik, Katharine Drummond, Lars Wessels, Peter Vajkoczy, Alexios A Adamides

Comput Biol Med, 2024 Oct

  • Keywords: Brain bypass, Computational fluid dynamics, Dynamic viscosity, Giant aneurysms, Thrombosis, Washout

  • DOI: 10.1016/j.compbiomed.2024.109053

  • Article

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 1.145
    • Citation Percentile: 99.99 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）：巨大頭蓋内動脈瘤（GIA）治療における新たな診断ツール

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、巨大頭蓋内動脈瘤（GIA）に対する術前治療計画における計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）の有用性を検証し、CFDシミュレーションが治療結果を予測し得るという仮説を評価することである。
  • 流体−構造連成（fluid–structure interaction: FSI）CFDを用いて脳動脈循環全体を解析し、患者特異的CT血管造影3モデル（C6内頸動脈（ICA）GIAを有する参照モデル、近位親動脈閉塞（proximal parent artery occlusion: PAO）に中大脳動脈（MCA）前頭葉M2枝への仮想バイパスを併施したモデル、および近位PAOにMCA側頭葉M2枝へのバイパスを併施したモデル）を構築し、「古い血液（old blood）」の体積、フロー滞留時間（flow residence time: FRT）、動的粘度（dynamic viscosity）および血行動態変化を評価した。
  • バイパスモデルでは20心拍後に瘤内の「古い血液」が41%に達したのに対し参照モデルでは完全に洗い流され、さらにバイパス2では20心拍後にMCA本幹にも「古い血液」が認められ、外挿によりバイパス再血行化後に瘤内の「古い血液」が置換されるまでに約4年を要し、両バイパスモデルで瘤近傍の平均血液粘度が7倍に増加した。
  • 近位PAOとバイパス再血行化の併用は血栓形成を促進し、血栓形成好発部位と治療転帰は術前モデルで正確に同定され、仮想手術（virtual surgical operations）に基づくCFD解析が血行動態の洞察を提供して術式選択の意思決定を支援し得る新たな診断ツールとなる可能性を示した。

(041) Han [2]

📕 書誌情報

Identification of potential diagnostic biomarkers for hypertension via integrated analysis of gene expression and DNA methylation.

Xiujiang Han, Jing Xue, Sheng Gao, Yongjian Li, Yuehe Duo, Feifei Gao

Blood Press, 2024 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

遺伝子発現およびDNAメチル化の統合解析による高血圧の潜在的診断バイオマーカーの同定

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、高血圧における新規診断バイオマーカーを同定するために、遺伝子発現とDNAメチル化データを統合解析することである。
  • GEOデータベースから取得した高血圧関連mRNA発現およびDNAメチル化データセットに対し、線形モデルにより差次的発現遺伝子（DEG）を抽出し、Gene Ontology（GO）およびKyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）による機能・経路富化解析を行い、さらにエピゲノムワイド関連解析（EWAS）で高血圧関連CpG部位と対応遺伝子を同定し、両者のクロス解析によりメチル化修飾を伴う候補バイオマーカーを絞り込んだ。
  • その結果、GSE24752において37個のDEGが同定され、84の生物学的過程（Biological Process）、31の細胞構成要素（Cellular Component）、18の分子機能（Molecular Function）項目および9つのシグナル伝達経路に有意に富化し、GSE42774のEWASでは高血圧発症と関連する1072個のCpG部位（1029遺伝子）が見出され、クロス解析により補体因子D（CFD）およびOTU脱ユビキチン化酵素（OTUB2）がメチル化修飾を有する診断候補として抽出された。
  • 以上より、CFDおよびOTUB2は高血圧発症に関連する有望な診断バイオマーカーであり、複数バイオマーカーを併用することで診断の信頼性が高まる可能性が示された。

(042) Kliś [1]

📕 書誌情報

Role of aneurysmal hemodynamic changes in pathogenesis of headaches associated with unruptured cerebral aneurysms.

Kornelia M Kliś, Antoni Cierniak, Borys M Kwinta, Krzysztof Stachura, Tadeusz J Popiela, Igor Szydłowski, Bartłomiej Łasocha, Jerzy Gąsowski, Roger Krzyżewski

J Neurosurg, 2025 Feb 01

💬 AI 翻訳タイトル

未破裂脳動脈瘤に関連する頭痛の発症機序における動脈瘤血行動態変化の役割

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、未破裂脳動脈瘤患者における頭痛の有無および特性に関連する因子を、特に血行動態パラメータに焦点を当てて検討することである。
  • 前向きに96例122病変を組み入れ、臨床情報と血圧、短縮版McGill疼痛質問票による頭痛評価（入院時および治療後3–6か月）を収集し、画像所見から動脈瘤ドームと流入動脈の三次元モデルを構築してOpenFOAMを用いたCFD解析（血液はニュートン流体、非圧縮非定常ソルバー、ドップラー超音波で得た患者別内頸動脈の速度波形を入口境界条件）を行い、ドーム内血行動態指標を算出した。
  • 30例（31.25%）が頭痛を有し、多変量ロジスティック回帰では女性、内頸動脈局在、多発動脈瘤に加え、ドーム内平均血流速度および時間平均壁せん断応力（time-averaged wall shear stress; TAWSS）が頭痛の存在と独立に関連し、さらに頭痛例のうち17例（56.7%）で治療後に症状が完全寛解し、内頸動脈の平均血流量が頭痛完全消失と独立に関連した。
  • 未破裂脳動脈瘤における頭痛の発症および治療後の改善は血行動態特性と関連する可能性が示され、患者別CFDに基づくパラメータ評価が頭痛の病態理解と治療戦略の最適化に資することが示唆された。

(043) Kale

📕 書誌情報

A Rare Case of Unruptured Small Aneurysm Arising from the Posterior Surface of Proximal A1 Segment, Projecting Posterior-Inferiorly and Entangled with Multiple Perforators from the A1 Segment.

Samir Jagannath Kale, Riki Tanaka, Mai Okubo, Kento Sasaki, Kyosuke Miyatani, Yasuhiro Yamada, Fuminari Komatsu, Yoko Kato

Asian J Neurosurg, 2024 Sep

  • Keywords: computational fluid dynamics, motor-evoked potential (MEP), perforators, posterior-inferiorly, proximal A1 segment

  • DOI: 10.1055/s-0043-1776990

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💬 AI 翻訳タイトル

前大脳動脈A1部近位の後面に発生し後下方へ突出、A1部由来の多数の穿通枝に取り巻かれた未破裂小型動脈瘤の稀少例

💬 AI 要約

  • A1部動脈瘤は稀で小型でも早期に破裂しやすいとされるが、本報告は前大脳動脈A1部近位の後面に発生し後下方へ突出、A1部由来の多数の穿通枝に取り巻かれた未破裂小型動脈瘤の症例を提示し、血行動態および計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）の重要性と外科的課題を明らかにすることを目的とした。
  • 症例は57歳女性で、近位A1部後面発生・後下方突出の未破裂小型動脈瘤に対し、顕微鏡下クリッピング術を施行した。
  • 術中には動脈瘤クリッピングと同時に多数のA1部穿通枝の温存が求められ、穿通枝が病変を取り巻いて走行するため手術操作は困難であった。
  • 本症例はA1部後面発生かつ後下方突出という深在性の解剖学的位置関係に加えて複数穿通枝が絡む稀な形態を示し、神経学的障害を回避して治療するには精緻な外科戦略と血行動態評価（CFDを含む）への配慮が必要であることを示唆する。

(044) Ünsal [1]

📕 書誌情報

How Flow Diverter Selection Can Affect the Flow Changes within a Jailed Ophthalmic Artery: A Computational Fluid Dynamics Study.

Can Ünsal, Görkem Güçlü, Ali Bahadir Olcay, Amir Hassankhani, Cem Bilgin, Bahattin Hakyemez

Asian J Neurosurg, 2024 Sep

  • Keywords: cerebral aneurysm, flow diverter stent, jailed artery, ocular ischemic syndrome, patient-specific CFD modeling

  • DOI: 10.1055/s-0044-1787868

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💬 AI 翻訳タイトル

FDにより被覆（jailing）された眼動脈内の血流変化に及ぼすフローダイバータ選択の影響：数値流体力学（CFD）研究

💬 AI 要約

  • 目的：巨大脳動脈瘤治療に用いられるフローダイバータ（FD）の選択が、FDにより被覆（jailing）された眼動脈（OA）の血流および閉塞に与える影響を、有効金属被覆率（EMSA）の異なる2機種間で比較検討することを目的とした。
  • 方法：左内頸動脈の巨大動脈瘤とjailingされたOAを有する59歳女性の臨床データに基づき患者固有の数値モデルを構築し、FRED4017およびFRED4518を仮想留置して、動脈瘤頸部およびOA入口でのEMSAを評価するとともに、OA内の血流および閉塞率を数値流体力学（CFD）によりシミュレーション比較した。
  • 結果：FRED4017は動脈瘤頸部でのEMSAがFRED4518より高値（35%対24.6%）で、OA入口でのEMSAは低値（15%対21.2%）であったが、OAの閉塞率はFRED4017で高く（40%対28%）、眼虚血症候群のリスク上昇が示唆された。
  • 結論：FDのEMSAはjailingされたOAの血行動態および閉塞に影響を及ぼし、近傍分枝が動脈瘤頸部で被覆（jailing）される症例では、OA入口でのEMSAが低いデバイスの選択が有用となる可能性がある。

(045) Mondal [2]

📕 書誌情報

Effect of singular value decomposition on removing injection variability in 2D quantitative angiography: An in silico and in vitro phantoms study.

Parmita Mondal, Swetadri Vasan Setlur Nagesh, Sam Sommers-Thaler, Allison Shields, Mohammad Mahdi Shiraz Bhurwani, Kyle A Williams, Ammad Baig, Kenneth Snyder, Adnan H Siddiqui, Elad Levy, Ciprian N Ionita

Med Phys, 2024 Nov

  • Keywords: Tikhonov regularization, angiographic parametric imaging, angiography, deconvolution, neurovascular disease, single value decomposition

  • DOI: 10.1002/mp.17357

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💬 AI 翻訳タイトル

二次元定量的血管造影における造影剤注入ばらつき除去に対する特異値分解(SVD)の効果：in silicoおよびin vitroファントム研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤(IAs)の術中二次元定量的血管造影(QA)において、手押し（manual）造影剤注入の持続時間のばらつきがもたらす測定誤差を低減するため、CT灌流(CT perfusion)で実績のある特異値分解(SVD)に基づく逆畳み込み法をQAに適応し、その有効性を検証することである。
  • in silico では内頸動脈(ICA)脳動脈瘤3症例を対象に計算流体力学(CFD)で3種の入口流速(inlet velocity)条件（造影剤注入持続時間を模擬）下の仮想血管造影像を生成し、入口および瘤ドームの時間—濃度曲線(TDC)に対して標準SVD(sSVD、Tikhonov正則化の有無)、ブロック巡回SVD(bSVD)、オシレーション指数SVD(oSVD)を適用してインパルス応答関数(IRF)とPHIRF、AUCIRF、平均通過時間(MTT)等を得るとともに、同手法をアーチファクトやノイズ、患者運動を含む患者特異的内頸動脈ファントムの二次元デジタルサブトラクション血管造影(DSA)に適用し、畳み込み前後のデータでQA指標と注入持続時間・入口流速との相関を評価した。
  • その結果、すべてのSVD派生法において逆畳み込み後のQA指標（IRF由来のPHIRF、AUCIRF、MTTなど）は流れの指標と強く相関し、in silicoおよびin vitro の双方で注入持続時間の違いに起因するQA指標のばらつきが有意に低減した。
  • 以上より、CT灌流から転用したSVDベースの逆畳み込みを二次元QAに組み込むことは、注入条件への依存性を抑えて脳動脈瘤の血行動態評価の精度と再現性を高め、神経血管疾患の診断・治療におけるQA解析の信頼性を向上させる方法論的貢献を示す。

(046) Nishiwaki [1]

📕 書誌情報

Hemodynamic differences determining rupture and non-rupture in middle cerebral aneurysms after growth.

Takayuki Nishiwaki, Taichi Ikedo, Yuji Kushi, Koji Shimonaga, Hiroki Kobayashi, Takaaki Itazu, Ryotaro Otsuka, Jota Tega, Eika Hamano, Hirotoshi Imamura, Hisae Mori, Masanori Nakamura, Takayuki Kato, Shinichi Shirakami, Koji Iihara, Toru Iwama, Hiroharu Kataoka

PLoS One, 2024

💬 AI 翻訳タイトル

成長後の中大脳動脈瘤における破裂と非破裂を規定する血行動態の差異

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、成長後の中大脳動脈瘤における破裂の有無を規定する血行動態学的特徴を同定することである。
  • 追跡期間中に成長を認めた中大脳動脈瘤9例を対象に計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）解析を実施し、成長パターンを相似拡大（homothetic growth; Type 1）、デ・ノボのブレブ形成（de novo bleb formation; Type 2）、ブレブ拡大（bleb enlargement; Type 3）に分類した上で、成長後に破裂した4例と非破裂5例の血行動態指標を比較した。
  • 9例中7例がType 1、1例がType 2、1例がType 3であり、Type 1のうち3例（43%）が成長後に破裂し、Type 1では成長後の最大振動せん断インデックス（oscillatory shear index; OSI）が破裂群で非破裂群より有意に高く（0.455 ± 0.007 vs 0.319 ± 0.042, p=0.003）、新規に出現した高OSI領域がしばしば破裂点と一致し拡大前の高圧力差（pressure difference; PD）領域の方向に瘤の成長が観察され、さらにType 2では最大OSIがわずかに低下しPDは不変、Type 3では最大OSIおよびPDはいずれも不変であった。
  • CFD解析に基づく破裂リスク評価においては血行動態の変動と成長パターンの違いが重要であり、とくに相似拡大型（Type 1）での成長後の最大OSI高値は潜在的な破裂危険因子となり、高PD領域は瘤拡大型の方向を予測し得ることが示唆された。

(047) Jeken-Rico [3]

📕 書誌情報

Virtual flow diverter deployment and embedding for hemodynamic simulations.

Pablo Jeken-Rico, Yves Chau, Aurèle Goetz, Vincent Lannelongue, Jacques Sédat, Elie Hachem

Comput Biol Med, 2024 Sep

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Flow diverters, Intracranial aneurysms, Mesh generation, Virtual stenting

  • DOI: 10.1016/j.compbiomed.2024.109023

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血行力学シミュレーションのためのフローダイバータの仮想展開と埋め込み

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、施設・メーカー・動脈瘤表現型間で治療成績が大きくばらつくフローダイバータステント治療のin situ評価を支援するため、血管幾何学に基づき先行手法の改良点を取り入れた堅牢な仮想ステンティング（virtual stenting）展開手法を提示することである。
  • 提案アルゴリズムの詳細を記述し、文献例、in vitro実験、患者データに対して体系的に検証するとともに、オープンソースツールと異方性メッシング（anisotropic meshing）を用いて展開後デバイスを計算流体力学（CFD）用の計算メッシュに埋め込む手順を示した。
  • 患者データに対する評価では平均角度誤差が5°未満となり、複数の検証設定で一貫した堅牢性を示したほか、展開デバイスの計算メッシュへの埋め込みが実用的に実演可能であることを示した。
  • 本研究は、フローダイバータの仮想展開からメッシュ埋め込みまでの信頼性の高いワークフローを提供し、CFDを用いた血行動態変化の解析およびin situ研究の高度化に資する。

(048) Stangler

📕 書誌情報

Defining the Spatial Resolution of Analyte Recovery during Microperfusion-Based Sampling of Brain Parenchyma.

Luke A Stangler, Su-Youne Chang, Inyong Kim, Jonghoon Choi, Abbas Z Kouzani, Kevin E Bennet, Terry C Burns, Jamie J Van Gompel, Gregory A Worrell, Charles L Howe

ACS Chem Neurosci, 2024 Sep 04

  • Keywords: biomarker, brain, computational fluid dynamics, diffusion, interstitial fluid, microperfusion

  • DOI: 10.1021/acschemneuro.4c00410

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💬 AI 翻訳タイトル

脳実質における微小灌流（microperfusion）ベースのサンプリング時の分析対象物回収の空間分解能の定義

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳の構造および血液脳関門がもたらす計測上の困難を踏まえ、脳実質における微小灌流（microperfusion）ベースのサンプリング時の分析対象物（analyte）回収の空間分解能と実用的限界を定義することであった。
  • 方法として、著者らは数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）モデリングと、動物モデルにおいて蛍光標識デキストランの回収率を測定するin vivo実験を組み合わせ、デキストラン注入部位から2 mmまたは5 mmの位置に埋植した微小灌流プローブを用いて6時間のサンプリングを行った。
  • その結果、デキストランは6時間にわたり微小灌流で回収可能であり、5 mmよりも2 mmで回収率が顕著に高く、測定された回収率はシミュレーション値の約1%で一貫していた。
  • 結論として、この一定の「実験値/シミュレーション値」比は、微小灌流液（microperfusate）で測定し得る組織内タンパク質濃度の実用的上限を設定し、脳組織内における多モーダル微小灌流プローブの実効的なサンプリング領域を画定するための定量パラメータを提供する。

(049) Popadic

📕 書誌情報

Experimental Broad-Based Curved Sidewall Aneurysms in Rabbits Mimicking Human Carotid Siphon Aneurysms: Proof of Feasibility and Comparability Using Computational Fluid Dynamics.

Branko Popadic, Florian Scheichel, Cornelia Pangratz-Daller, Roberto Plasenzotti, Helga Bergmeister, Thomas Haider, Georg Mach, Martin Krssak, Camillo Sherif

World Neurosurg, 2024 Oct

  • Keywords: Broad-based sidewall aneurysms, Computational fluid dynamics, Experimental aneurysms, Proof of feasibility

  • DOI: 10.1016/j.wneu.2024.08.041

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💬 AI 翻訳タイトル

ヒト頸動脈サイフォン動脈瘤を模倣したウサギ実験的広基性湾曲側壁型動脈瘤モデル：数値流体力学（CFD）による実現可能性と比較可能性の検証

💬 AI 要約

  • 広基性側壁型頸動脈瘤は主に血管内治療が行われるが再発や破裂のリスクが残るため、ヒト頸動脈サイフォン動脈瘤を模倣する信頼性の高い動物モデルの構築と、CFDによるヒトとの比較可能性の検証を目的とした。
  • ニュージーランドホワイトウサギ12匹において両側総頸動脈の端々吻合で頸動脈サイフォンを模倣し、凸側に静脈嚢（venous pouch）を縫着して広基性側壁型動脈瘤を作成し、術後4週に3テスラMR血管撮像（MRA）で開存と形態を評価するとともに、種特異的な血液粘度値を用いた数値流体力学（CFD）でヒト動脈瘤との流動条件を比較した。
  • 周術期・術後死亡は0%で、MRAにより11/12例（91.7%）で動脈瘤開存が確認され、動脈瘤長は6.4–9.8 mm、頸部幅は7.3–9.8 mmであり、CFDではウサギおよびヒトのいずれの動脈瘤でも単一渦を伴う単純な流れが示され、壁面せん断応力（WSS）は種特異的粘度を用いた場合にほぼ同等であった（ウサギ平均1.65 Pa、ヒト平均1.7 Pa）。
  • 本モデルは低い合併症率で高い開存率を示し、シミュレーションによりヒトの流れパターンおよび動脈瘤内生体力学的力との高い同等性が示され、新規血管内デバイス評価に有用であることが裏付けられた。

(050) Lee [1]

📕 書誌情報

Implementing microfluidic flow device model in utilizing dural substitutes as pulp capping materials for vital pulp therapy.

Min-Yong Lee, Hi-Won Yoon, Sun-Il Kim, Jae-Sung Kwon, Su-Jung Shin

Biofabrication, 2024 Aug 21

  • Keywords: dural substitute, human dental pulp stem cells, human umbilical vein endothelial cells, microfluidic flow device, vital pulp therapy

  • DOI: 10.1088/1758-5090/ad6cf8

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💬 AI 翻訳タイトル

生活歯髄療法における覆髄材としての硬膜代用材の活用に向けた微小流体フローデバイスモデルの実装

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ミネラルトリオキシドアグリゲート（MTA）使用に伴う根管の石灰化による再治療時の困難という生活歯髄療法（VPT）の課題に対し、硬膜代用材を覆髄材として評価するとともに、歯髄内の血流環境を模擬する微小流体フローデバイスモデル（CFDで検証）を実装することである。
  • 炎症に起因する歯髄内圧の軽減を意図した硬膜代用材の機械的特性を解析し、微小流体フローデバイス内の流速が実歯髄の血流と一致するよう数値流体力学（computational fluid dynamics; CFD）で同定したうえで、ヒト歯髄幹細胞（hDPSCs）とヒト臍帯静脈内皮細胞（HUVECs）の生物学的応答、および上部修復材・ボンディング剤から放出される2-ヒドロキシプロピルメタクリレート（HEMA）の透過に対する抵抗性を評価した。
  • Biodesign（BD）およびNeuro‑Patch（NP）はHEMAの浸透を抑制し、MTAがHUVECsにおける血管新生関連遺伝子、hDPSCsにおける硬組織関連遺伝子の発現を上昇させたのに対し、BDおよびNPは遺伝子発現を変化させず両細胞の本来の性状（ステム性）を保持した。
  • これらの結果から、硬膜代用材はHEMA浸透に対する防御性とステム性維持によりVPTにおけるMTA代替の有望な覆髄材であり、さらに本微小流体フローデバイスモデルは生体歯髄腔での細胞応答を近似的に再現し得るin vivoテスティングプラットフォームとしての有用性を示した。

(051) Chen [2]

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Quantification of morpho-hemodynamic changes in unruptured intracranial aneurysms with irregular pulsation during the cardiac cycle using 4D-CTA.

Shiyao Chen, Wen Zhang, Yunzhang Cheng, Guohui Wang, Nan Lv

Front Neurol, 2024

  • Keywords: 4D-CTA, computed fluid dynamics, hemodynamics, intracranial aneurysms, irregular pulsation, rupture risk

  • DOI: 10.3389/fneur.2024.1436086

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💬 AI 翻訳タイトル

4D-CTAを用いた心周期における不規則拍動を示す未破裂脳動脈瘤の形態・血行動態変化の定量化

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、4D-CTAで検出される未破裂脳動脈瘤(UIA)の不規則拍動(irregular pulsation)の臨床的意義を検証するため、心周期を通じた形態・血行動態特性の動的変化とその血行力学的機序を明らかにすることである。
  • 2017年1月から2019年9月の後ろ向きコホートに対し、R-R間隔を20相に分割して20個のCTデータセットを再構成し、不規則拍動を同定して3次元瘤モデルを抽出し、計算流体力学(Computational Fluid Dynamics; CFD)により振動せん断指数(oscillatory shear index; OSI)および相対滞在時間(relative residence time; RRT)などを解析し、各指標の変化を絶対変化量(parameter*)と相対変化率(parameter%)で定量化し、破裂類似度モデル(rupture resemblance model; RRS)で破裂リスクを評価した。
  • 10名の患者から11個のUIAを解析し、5瘤(45.45%)が不規則拍動を示したが、不規則拍動の有無で静的な形態・血行動態指標に有意差はなく、一方で心周期に伴う変動は不規則拍動群で大きく、サイズ(size)0.59±0.14 vs 0.32±0.12 mm (p=0.010)、サイズ変化率(size%)10.49±1.43% vs 3.95±1.79% (p<0.001)、体積変化率(volume%)13.72% vs 6.39% (p=0.009)、OSI変化(OSI)0.02±0.01 vs 0.004±0.005 (p=0.004)、OSI変化率(OSI%)200% vs 12.50% (p=0.004)、RRT変化率(RRT%)97.14% vs 43.95 (p=0.052)であり、RRSによる予測破裂リスクに依存せず心周期を通じてより不利な血行動態環境を示し、さらに瘤頂部(dome)の不規則拍動は側壁(sidewall)よりも不安定性が高かった。
  • 不規則拍動は瘤内の血行動態不安定性の指標となり、その出現部位での破裂リスク上昇に関与し得ることが示唆され、本概念実証(proof-of-concept)研究は4D-CTAとCFDを組み合わせてUIAの心周期における動的な形態・血行動態変化を定量化し、その基盤となる血行力学機序の解明に資する。

(052) Imamura [1]

📕 書誌情報

Reverse cannulation method as a strategy for aortic aneurysm surgery: A computational fluid dynamics study on minimizing neurological risks.

Yuki Imamura, Yoshishige Takayama, Ryosuke Kowatari, Masahito Minakawa

J Thorac Cardiovasc Surg, 2025 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

大動脈瘤手術における逆方向カニュレーション法の戦略：神経学的リスク最小化に向けた計算流体力学（CFD）研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学（CFD）を用いてシャギーアオルタ（shaggy aorta）症例に対する全弓部置換術における血流速度および壁せん断応力を評価し、最適なカニュレーション法を同定することである。
  • CT画像から患者特異的な弓部大動脈瘤モデルを構築し、急角度の分散型、緩角度の分散型、エンドホール型（end-hole type）の3種類のカニュラについて、先端を弓部方向（標準方向）または大動脈基部方向（逆方向）へ向け、基準0°に対し±20°の先端角度回転を設定して、血流速度、流線、壁せん断応力、流量分配を解析した。
  • 標準方向では、先端角度やカニュラ種に依存して近位弓部や脳灌流枝起始部での局所的な流速・壁せん断応力の増大と流量分配の不安定化が認められたのに対し、逆方向では全カニュラで角度変更を加えても加速血流が観察されず、脳灌流枝の流れと流量分配の変動は最小であった。
  • これらの所見は、カニュラの種類や先端角度に依存せず先端を大動脈基部へ向ける逆方向カニュレーションが、シャギーアオルタ（shaggy aorta）を伴う弓部大動脈手術において重要部位での加速血流を回避し、神経学的リスク最小化に資する最適戦略となり得ることを示唆する。

(053) Satoh

📕 書誌情報

Assessment of morphology and hemodynamics in a surgically clipped neck of a cerebral aneurysm: illustrative case.

Toru Satoh, Tomotsugu Ichikawa, Kentaro Fujii, Isao Date

J Neurosurg Case Lessons, 2024 Jul 29

  • Keywords: computational fluid dynamics, magnetic resonance image, multifusion imaging, neck clipping, silent magnetic resonance angiography, wall shear stress

  • DOI: 10.3171/CASE24194

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤のクリップ閉鎖頸部における形態および血行動態の評価：症例提示

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、Silent magnetic resonance angiography（Silent MRA）と高速スピンエコー法によるMRシステルノグラフィを用いた3次元多重融合画像と、親血管を対象とするcomputational fluid dynamics（CFD）解析を組み合わせ、脳動脈瘤クリッピング術後のクリップ閉鎖頸部複合体の形態を精緻に描出するとともに、その部位の血行動態を評価することである。
  • Silent MRAとMRシステルノグラフィの3D多重融合により、クリップの配向・形状と親血管形態を同時に可視化し、さらにクリップ閉鎖部に接する親血管に対してCFDを実施して、壁せん断応力（wall shear stress: WSS）の大きさ変動（WSSm）およびベクトル変動（WSSv）を3次元的に定量・可視化した。
  • 多重融合画像はクリップ閉鎖頸部複合体内でのクリップの位置・配向と周囲の親血管形態を明瞭に描出し、CFDではクリップの輪郭に沿った高WSSm変動領域と方向性の変化を反映する顕著なWSSv変動が示され、さらに筋肉片で被覆した意図的残存頸部は低WSSm変動かつ高WSSv変動として描出された。
  • 3D多重融合画像と親血管のCFD解析の併用により、脳動脈瘤の頸部クリッピング後におけるクリップ閉鎖頸部複合体の形態学的・血流力学的特性を詳細に可視化・評価でき、本手法はクリップ−親血管相互作用および残存頸部の性状評価に有用な枠組みであることを示した。

(054) Shou

📕 書誌情報

Integrating PointNet-Based Model and Machine Learning Algorithms for Classification of Rupture Status of IAs.

Yilu Shou, Zhenpeng Chen, Pujie Feng, Yanan Wei, Beier Qi, Ruijuan Dong, Hongyu Yu, Haiyun Li

Bioengineering (Basel), 2024 Jun 28

  • Keywords: PointNet, geometrical parameters, hemodynamic clouds, hemodynamic parameters, intracranial aneurysms, machine learning, rupture risk

  • DOI: 10.3390/bioengineering11070660

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💬 AI 翻訳タイトル

PointNetベースモデルと機械学習アルゴリズムを統合した頭蓋内動脈瘤の破裂状態分類

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、くも膜下出血の主要因である頭蓋内動脈瘤（IA）の破裂リスク予測の難題に対し、PointNetベースのモデルで抽出した血行動態点群（hemodynamic cloud）特徴と機械学習を統合して、IAの破裂状態を高精度に分類する手法を提示することである。
  • 3Dデジタル・サブトラクション・アンギオグラフィ（3D-DSA）データに対し医用画像のセグメンテーションと再構成を行って三次元IA幾何モデルを構築し、Geomagicで形態学的パラメータを算出、さらに計算流体力学（CFD）により血行動態点群と血行動態パラメータを導出したうえで、PointNetベースモデルにより16・32・64・1024次元の血行動態点群特徴を抽出し、XGBoost、CatBoost、SVM、LightGBM、ロジスティック回帰（LR）の5手法で破裂状態の分類を実施し、特徴次元間および形態・血行動態パラメータのみを用いた場合との性能を比較した。
  • 最良の成績は16次元特徴で得られ、XGBoost、CatBoost、SVM、LightGBM、LRの正解率はそれぞれ0.887、0.857、0.854、0.857、0.908、AUCは0.917、0.934、0.946、0.920、0.944であり、対照として形態学的パラメータと血行動態パラメータのみを用いた場合の正解率は0.836、0.816、0.826、0.832、0.885、AUCは0.908、0.922、0.930、0.884、0.921で、血行動態点群特徴が分類性能の向上に寄与した。
  • 以上より、PointNetベースの血行動態点群特徴を形態学的・血行動態パラメータに統合した分類モデルはIAの破裂状態判別に有効であり、とりわけ低次元（16次元）の点群特徴が高い識別能を示し、臨床におけるIAの診断・治療方針決定に資する知見を提供する。

(055) Liu [7]

📕 書誌情報

Machine Learning-Directed Conversion of Glioblastoma Cells to Dendritic Cell-Like Antigen-Presenting Cells as Cancer Immunotherapy.

Tianyi Liu, Dan Jin, Son B Le, Dongjiang Chen, Mathew Sebastian, Alberto Riva, Ruixuan Liu, David D Tran

Cancer Immunol Res, 2024 Oct 01

💬 AI 翻訳タイトル

機械学習指向の膠芽腫細胞から樹状細胞様抗原提示細胞への変換によるがん免疫療法

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、血液脳関門と免疫抑制的な「コールド」腫瘍微小環境（tumor microenvironment: TME）により免疫療法の有効性が制限される膠芽腫（glioblastoma: GBM）に対し、機械学習に基づく精密手法で細胞運命決定因子（cell fate determinants: CFD）を同定してGBM細胞を樹状細胞（dendritic cell: DC）様機能を有する誘導抗原提示細胞（induced antigen-presenting cell: iDC-APC）へ特異的にリプログラムすることである。
  • マウスGBMモデルを用いて、同定したCFDにより誘導したiDC-APCの形態・転写制御プロファイル・貪食能・内因性抗原の直接提示および外来性抗原の交差提示能を評価し、腫瘍内での抗腫瘍効果と可溶性PD1デコイ免疫療法およびDCベースGBMワクチンとの併用効果を検証した。
  • iDC-APCはDC様の形態・制御遺伝子発現・貪食能・内因性抗原の提示および外来性抗原の交差提示を獲得してナイーブCD8+細胞傷害性T細胞（cytotoxic T lymphocyte: CTL）をプライミングし、免疫能を保持する動物の腫瘍内で腫瘍増殖の抑制と生存延長を示すとともにCD4+T細胞および活性化CD8+CTLの浸潤増加を伴い、さらに可溶性PD1デコイおよびDCベースGBMワクチンと相乗して強力な腫瘍特異的殺傷と有意な生存延長を誘導した。
  • さらに、ヒトGBMにおいてグリオーマ幹細胞様細胞および非幹細胞様GBM細胞の双方をiDC-APCへ変換する特異的CFD組合せを同定し、計算機的に指向された腫瘍特異的変換免疫療法の臨床的有用性を支持し、他の固形腫瘍への展開可能性を示した。

(056) Li

📕 書誌情報

Influence of LVAD Cannula Outflow Graft Flow Rate and Location on Fluid-Particle Interactions and Thrombi Distribution: A Primary Numerical Study.

Longyan Li, Li Shi, Xiao Tan, Yixia Zhao

J Cardiovasc Transl Res, 2024 Dec

  • Keywords: Computational Fluid Dynamics, Fluid-Particle Interactions, Heart Failure, Left Ventricular Assist Devices, Thrombi Distribution

  • DOI: 10.1007/s12265-024-10547-1

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💬 AI 翻訳タイトル

LVAD流出グラフト（カニューレ）の流量および位置が流体‐粒子相互作用と血栓分布に及ぼす影響：基礎的数値研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、左心補助人工心臓（LVAD）移植に伴う大動脈内の血行動態変化と血栓の移動を理解するため、流出グラフトの流量および吻合部位が流体‐粒子相互作用と血栓分布に与える影響を明らかにすることである。
  • 計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）に基づき、上行大動脈および下行大動脈への流出グラフト吻合を想定し、3段階のLVAD流量条件下で心収縮期の血流場を解析し、血栓（particle）の滞留時間および大動脈分枝への流入確率を評価した。
  • シミュレーションの結果、血栓分布は流出グラフトの吻合部位と流量に大きく依存し、上行大動脈吻合では高流量が脳塞栓リスクを低減し得る一方、下行大動脈吻合では低流量が脳塞栓リスクを低減し得ること、ならびに収縮期における血流の複雑なダイナミクスが示された。
  • これらの知見は、LVAD流出グラフトの流量設定と吻合部位の選択が脳血管塞栓症リスク管理において重要であることを示し、LVADの術前計画および術後パラメータ最適化に資する基礎的エビデンスを提供する。

(057) Goetz [3]

📕 書誌情報

AnXplore: a comprehensive fluid-structure interaction study of 101 intracranial aneurysms.

Aurèle Goetz, Pablo Jeken-Rico, Ugo Pelissier, Yves Chau, Jacques Sédat, Elie Hachem

Front Bioeng Biotechnol, 2024

  • Keywords: arterial wall tissue modelling, fluid-structure interaction, haemodynamics, intracranial aneurysm, open-source dataset

  • DOI: 10.3389/fbioe.2024.1433811

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💬 AI 翻訳タイトル

AnXplore: 101例の頭蓋内サイドウォール動脈瘤に対する包括的流体-構造連成解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、壁剛体仮定と可撓性（コンプライアンス）を考慮した流体-構造連成(FSI)の差異が血行動態およびリスク指標に与える影響を、101例の頭蓋内サイドウォール動脈瘤を対象に網羅的に評価することである。
  • 著者らは、標準的な剛体壁CFDと可撓性壁を伴うFSI計算を同一症例で比較し、広範な血行動態パターンを統計解析するとともに、再現性確保のためにデータセットとシミュレーション条件を公開し、さらにFSIと併用したflow-diverterステントの血行動態シミュレーションを初めて提示した。
  • その結果、特に瘤頂近傍の血液再循環が壁の拍動動態に強く影響され、一般的なリスク指標にも大きな差異が生じ、瘤内平均Oscillatory Shear Index（OSI）は剛体壁値に対して−36%から+674%まで大幅に変動し、またFSI下でのflow-diverterステントの例では可撓性壁設定で収縮期の瘤内平均速度が剛体壁より73%高かった。
  • これらの所見は、治療効果予測を含む血行動態評価においてFSIモデリングが決定的な役割を果たし得ることを示し、頭蓋内動脈瘤解析では壁コンプライアンスの考慮が不可欠であること、ならびに本研究が提供するオープンなデータセットが今後の検証と手法開発を支えることを示唆する。

(058) Zhang

📕 書誌情報

Ophthalmic Artery Morphology and Hemodynamics Associated with White Matter Hyperintensity.

Xiao-Lei Zhang, Xue-Ru Cheng, Yan-Ling Wang, Ying-Xiang Huang, Jia-Lin Wang

Int J Med Sci, 2024

💬 AI 翻訳タイトル

白質高信号に関連する眼動脈の形態学的・血行動態学的特性

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、白質高信号（white matter hyperintensity, WMH）患者における眼動脈（ophthalmic artery, OA）の形態学的および血行動態学的特性を明らかにし、WMHの存在および重症度とOA特性との関連を検討することである。
  • 横断研究として、WMH患者25例44眼と対照19例38眼を対象に、WMH重症度をFazekasスケールで評価し、三次元再構成によりOAの形態を計測し、計算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）シミュレーションにより血流速度、質量流量比（mass flow ratio）、壁面せん断応力（wall shear stress, WSS）などの血行動態指標を算出した。
  • 対照群と比べWMH群ではOAの直径、中央値血流速度、質量流量比、WSSがいずれも有意に低下しており、交絡因子を調整後もこれらの指標はWMHの存在と独立に関連したほか、男性および高低密度リポタンパク質（LDL）レベルは全白質高信号の中等度〜重度と、喫煙は傍側脳室型の中等度〜重度とそれぞれ関連した。
  • 以上より、OAの直径・血流速度・質量流量比・WSSはWMHの存在と独立に関連し、アテロスケロシス（atherosclerosis）がWMHの発生とOA変化に共通する機序に関与している可能性が示唆された。

(059) Bilgin [1]

📕 書誌情報

In vitro evaluation of flow diverter performance using a human fibrinogen-based flow model.

Cem Bilgin, Esref Alperen Bayraktar, Alexander A Oliver, Jiahui Li, Juan R Cebral, David F Kallmes, Ramanathan Kadirvel

J Neurosurg, 2025 Jan 01

  • Keywords: aneurysm, fibrin, flow diverter, hemorrhagic stroke, subarachnoid bleeding, vascular disorders

  • DOI: 10.3171/2024.4.JNS232567

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💬 AI 翻訳タイトル

ヒトフィブリノゲンベースのフローモデルを用いたフローダイバータのin vitro性能評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、動脈瘤閉塞に関与するフィブリン沈着を再現するヒトフィブリノゲンベースの新規in vitro試験プラットフォームを提示し、異なる血行動態・添加剤・解剖学的形状条件下でフローダイバータ（flow diverter）のネック被覆性能を評価し、CFD（computational fluid dynamics）解析により沈着との関連を検証することである。
  • 親動脈4 mm・動脈瘤8 mm・ネック径4 mm・ネック面積25 mm^2で角度のみを変えた4種類のガラスモデル（傍眼動脈部［paraophthalmic］、サイドウォール、分岐部、軽度弯曲）にフローダイバータを留置し、ヒトフィブリノゲン（330 mg/dL）を流量0/3/4/5 mL/sでヘパリン、塩化カルシウム、トロンビンの有無を組み合わせて最長6時間循環させ、デバイス孔を閉塞する肉眼的フィブリン沈着によるネック被覆までの時間を測定した。
  • 流れ特性はCFDで算出し、流量や添加剤の影響を一元配置分散分析（ANOVA）およびTukey検定で評価し、計84反復を行ったところ、静置条件では沈着はみられず、全モデルで5 mL/sは3 mL/sより有意に沈着速度が高かった；paraophthalmicモデルは流入速度が最大（48.7 cm/s）、分岐部モデルはデバイスセルでの最大せん断応力と正規化せん断応力が最大（843.3 dyne/cm2および35.1 SS/SSinflow）であり、両モデルの沈着速度はサイドウォールおよび軽度弯曲モデルより一貫して高かった（全比較p=0.001）。
  • 生理学的濃度のトロンビン添加は全モデルでフィブリン沈着速度を有意に増加させ、沈着は高流速・高せん断の流入部から開始したことから、フィブリン沈着の主要規定因子は流速、せん断応力、およびトロンビン添加であることが示された；本ヒトフィブリノゲンベースin vitroモデルとCFDの併用は解剖学的構成間でのフローダイバータ性能差を識別しうる評価系として有望であり、患者個別（patient-specific）動脈瘤への臨床的有用性の検証が今後必要である。

(060) Luciano [7]

📕 書誌情報

Turbulent blood flow in a cerebral artery with an aneurysm.

R D Luciano, B L da Silva, X B Chen, D J Bergstrom

J Biomech, 2024 Jul

  • Keywords: Blood flow, Computational fluid dynamics, Direct numerical simulation, Intracranial aneurysm, Turbulence

  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2024.112214

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤を有する脳動脈内の乱流血流

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、シミュレーション設定が結果に与える影響を体系的に評価し、脳動脈瘤を有する脳動脈内で乱流が発生するかを検討することである。
  • この目的のため、最大200心周期にわたる直接数値計算（direct numerical simulation; DNS）を実施し、1心周期あたり最大100,000回のデータサンプリングを行い、位相平均（phase-averaging）および三重分解（triple decomposition）により速度・圧力・壁せん断応力（WSS）の変動に対する乱流成分と拍動性の層流波動の寄与を分離し、さらにエネルギースペクトル（energy spectrum）に基づいて乱流エネルギーカスケード（energy cascade）を評価した。
  • その結果、広く用いられる振動性せん断指数（oscillatory shear index, OSI）は乱流ではなく入口条件として導入された層流の拍動波に強く関連することが示され、低流量・低レイノルズ数条件にもかかわらず動脈瘤近傍の流れが乱流的であることがエネルギースペクトル解析から明らかになった。
  • 位相平均は当該流れ場の理解を深める有用な手法である一方、得られる結果はシミュレーション設定および後処理（post-processing）の選択に強く依存することが示され、動脈瘤性脳動脈内の乱流の解釈と適切なCFDモデリングに重要な示唆を与える。

(061) Karnam [5]

📕 書誌情報

Description of the local hemodynamic environment in intracranial aneurysm wall subdivisions.

Yogesh Karnam, Fernando Mut, Alexander K Yu, Boyle Cheng, Sepideh Amin-Hanjani, Fady T Charbel, Henry H Woo, Mika Niemelä, Riikka Tulamo, Behnam Rezai Jahromi, Juhana Frösen, Yasutaka Tobe, Anne M Robertson, Juan R Cebral

Int J Numer Method Biomed Eng, 2024 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤壁区分における局所血行力学環境の記述

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈瘤（IA）壁内の局所血行力学条件を精緻に特性評価し、それがブレブ（bleb）形成を含む壁特性に及ぼす影響を明らかにすることで、動脈瘤の安定性および破裂リスクの理解を深化させることである。
  • 268例の患者から得た359個のIAおよび213個のブレブを対象に患者特異的血管モデルを再構築し、有限要素法により非定常Navier-Stokes方程式を解いて血流を解析し、動脈瘤壁を嚢部（saccular）、流れ方向（streamwise）、およびトポグラフィカル（topographical）な区分でセグメンテーションしたうえで、壁面せん断応力（WSS）とその関連指標、振動せん断指数（OSI）、ならびにWSS場の臨界点を各区分で算出・解析した。
  • 解析の結果、区分間でWSS関連指標やWSS場の臨界点に有意な差異が認められ、壁形態と血行力学環境の対応が示され、体部・中央領域の低WSS/高OSIがブレブ形成を促す一方で、頸部や流入・流出領域では高WSSおよび正のWSSの発散（divergence）がみられ、衝突流（impingement）や収束（convergence）に起因する別様だが顕著なリスクプロファイルが示された。
  • これらの知見は、頭蓋内動脈瘤の病態において高せん断および低せん断の両環境が異なる機序で関与する複雑性を示し、大規模患者特異的データセットと壁区分に基づく多面的指標解析を統合した本研究の枠組みが、安定性評価と破裂リスク層別化の高精度化に資することを示唆する。

(062) Saglietto [4]

📕 書誌情報

Role of the vessel morphology on the lenticulostriate arteries hemodynamics during atrial fibrillation: A CFD-based multivariate regression analysis.

Andrea Saglietto, Francesco Tripoli, Jaco Zwanenburg, Geert Jan Biessels, Gaetano Maria De Ferrari, Matteo Anselmino, Luca Ridolfi, Stefania Scarsoglio

Comput Methods Programs Biomed, 2024 Sep

  • Keywords: Atrial fibrillation, Cerebral circulation, Cognitive decline, Computational fluid dynamics, Lenticulostriate arteries, Magnetic resonance imaging, Multivariate regression analysis

  • DOI: 10.1016/j.cmpb.2024.108303

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💬 AI 翻訳タイトル

心房細動時におけるレンズ核線条体動脈の血行動態に対する血管形態の役割：計算流体力学(CFD)に基づく多変量回帰解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、心房細動(AF)時における深部脳循環の乱れに関連して、レンズ核線条体動脈(lenticulostriate arteries; LSA)の異なる形態が局所血行動態に及ぼす影響を明らかにすることである。
  • 7テスラ高解像度MRIから再構築した10名由来17本のLSA–中大脳動脈(MCA)血管形状を用い、検証済み心血管–脳循環0次元(0D)モデルから得た内頚動脈(internal carotid artery; ICA)の流入条件を境界条件として、計算流体力学(computational fluid dynamics; CFD)解析を実施し、壁面せん断応力(wall shear stress; WSS)を指標としてCFDベースの多変量回帰解析により幾何学的・形態学的特徴の寄与を評価した。
  • その結果、MCAの口径およびMCA–LSA間の分岐角といった少数の幾何学的変数がAFによるWSSへの影響を良好に予測し、とりわけ著明な鈍角のLSA–MCA流入角とLSA–MCA分岐遠位でのMCA口径が小さい形態はAF誘発性の血管障害にさらされやすいことが示唆された。
  • 本MRIベースの計算学的研究は、AFイベント時におけるLSA血管形態の純粋な影響を初めて体系的に検討し、AF存在下で血行動態応答を悪化させる形態学的特徴の組合せを同定した点に学術的意義があり、臨床的検証を要するものの、LSAの局所血行動態は幾何学的特徴に依存し特定の形態ではAF下でより大きな血行動態変化が生じうることを示す。

(063) Neidlin [2]

📕 書誌情報

Investigations of Differential Hypoxemia During Venoarterial Membrane Oxygenation with and Without Impella Support.

Michael Neidlin, Ali Amiri, Kristin Hugenroth, Ulrich Steinseifer

Cardiovasc Eng Technol, 2024 Oct

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Extracorporeal membrane oxygenation, Impella, left ventricular unloading, Mechanical circulatory support, Oxygen transport

  • DOI: 10.1007/s13239-024-00739-w

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💬 AI 翻訳タイトル

Impellaサポートの有無における静脈-動脈体外式膜型酸素化（VA ECMO）中の差動性低酸素血症（differential hypoxemia）の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、自己心拍出とVA ECMO流量の相互作用により生じうる差動性低酸素血症（differential hypoxemia）および後負荷増大に着目し、数値モデルを用いて各種VA ECMO設定とカニュラ先端位置における大動脈内血流動態と酸素化を系統的に評価することである。
  • ヒト大動脈モデルに上行大動脈、下行大動脈、腹部大動脈、腸骨動脈の4種類の大動脈カニュラ先端位置を設定し、総血流量6 L/分のもとで心機能障害とVA ECMOサポート率を50%、75%、90%とした条件を検討し、さらに50%サポート条件にImpella CP（Impella）を併用して、大動脈分枝の血液酸素飽和度と大動脈弁に作用する圧力を算出した。
  • その結果、50%および75%サポートでは弓部大動脈分枝および冠動脈への酸素供給を高めるためにより近位側のカニュラ先端位置が必要であり、90%サポートでは先端位置に依存せず適切な酸素化が達成された一方、Impella併用は後負荷を8〜17 mmHg低下させ、血管酸素化は50%のVA ECMOサポート単独時と同等であり、また近位先端位置では大動脈弁の圧負荷が増加するがImpella使用により低下した。
  • 本シミュレーションモデルは各種機械的循環補助下における血行動態と血液酸素化を解析する枠組みを提供し、体外補助の強度とカニュラ先端の位置・向きが酸素化能に与える影響は極めて複雑で患者特異的であることを示し、カニュレーション戦略および心室アンローディングの意思決定に資する学術的知見を提示する。

(064) Jin [2]

📕 書誌情報

Comparative Analysis of Micrometer-Sized Particle Deposition in the Olfactory Regions of Adult and Pediatric Nasal Cavities: A Computational Study.

Ziyu Jin, Gang Guo, Aibing Yu, Hua Qian, Zhenbo Tong

Pharmaceutics, 2024 May 27

  • Keywords: CFD (computational fluid dynamics), drug targeting, micrometer-sized particles, nose-to-brain drug delivery, olfactory region

  • DOI: 10.3390/pharmaceutics16060722

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💬 AI 翻訳タイトル

成人および小児鼻腔の嗅領域におけるマイクロメートルサイズの粒子沈着の比較解析：計算的研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、成人と小児の鼻腔におけるマイクロメートルサイズの粒子の空間的沈着を、嗅領域に焦点を当て、被験者内（intrasubject）パラメータおよび粒子特性を考慮して検討することである。
  • 2名の小児および2名の成人のCT画像に基づく鼻腔モデルを構築し、各モデルにおける嗅領域は鼻腔全体面積の7〜10%を占め、数値流体力学（computational fluid dynamics, CFD）と離散相モデル（discrete phase model, DPM）を用いて、座位での吸気条件下、15 L/minの流量における1〜100 µm粒子の輸送と沈着を模擬した。
  • 成人の鼻腔面積は小児の約1.2〜2倍であり、1〜100 µmの全粒径範囲で嗅領域の領域沈着率は総じて低く最大でも5.7%であった一方、鼻腔全体の沈着率は粒径の増大に伴い上昇した。
  • さらに、領域別沈着分布と鼻腔幾何形状（geometry）との相関を同定し、経鼻的な脳送達（nose-to-brain）薬物投与の最適化に資する知見を提供した。

(065) Boniforti [5]

📕 書誌情報

Endovascular Treatment of Intracranial Aneurysm: The Importance of the Rheological Model in Blood Flow Simulations.

Maria Antonietta Boniforti, Giorgia Vittucci, Roberto Magini

Bioengineering (Basel), 2024 May 21

  • Keywords: CFD, endothelial cell activation potential (ECAP), flow diverter stent (FDS), hemodynamics, intracranial aneurysm, non-Newtonian blood flow, oscillatory shear index (OSI), relative residence time (RRT)

  • DOI: 10.3390/bioengineering11060522

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💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤の血管内治療：血行動態シミュレーションにおけるレオロジーモデルの重要性

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤の血行動態は赤血球の変形・凝集に起因する血液の非ニュートン性に強く依存する一方、多くの数値研究はニュートン仮定を採用しているため、本研究は血液レオロジーモデルの違いが、血管内治療の有無における動脈瘤内血行動態と閉塞予測に与える影響を明らかにすることを目的とした。
  • 患者固有の動脈瘤形状に対し拍動流条件下で数値解析を行い、適切に再構築した flow diverter stent (FDS) の留置あり／なしの両条件で、血液をニュートン流体として扱う場合と非ニュートンレオロジーを仮定する場合の双方を比較し、瘤内流速や相対滞留時間 (relative residence time; RRT) などの指標を評価した。
  • 全ての条件でFDS留置は瘤内流速の低下と動脈瘤壁上のRRT増大をもたらし、血栓形成の進行と動脈瘤閉塞を示唆したが、ニュートンモデルは非ニュートンモデルに比べRRTを大幅に過大評価し、治癒の程度を過大に予測した。
  • 非ニュートン性に起因する両モデル間の乖離が大きいことから、特に血管内治療を伴う頭蓋内動脈瘤の血行動態評価においてはニュートン仮定を用いるべきではなく、適切な血液レオロジーモデルの選択が治療効果予測の妥当性に不可欠である。

(066) Vikström [3]

📕 書誌情報

Establishing the distribution of cerebrovascular resistance using computational fluid dynamics and 4D flow MRI.

Axel Vikström, Petter Holmlund, Madelene Holmgren, Anders Wåhlin, Laleh Zarrinkoob, Jan Malm, Anders Eklund

Sci Rep, 2024 Jun 25

  • Keywords: Carotid stenosis, Cerebrovascular resistance, Computational fluid dynamics, Peripheral cerebral territories, Stroke

  • DOI: 10.1038/s41598-024-65431-4

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 1.943
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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）と4DフローMRIを用いた脳血管抵抗分布の確立

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳の各主要灌流領域における脳血管抵抗（CVR）を算定する手法を提示し、血行動態が障害された脳におけるCVRの変動を検討することである。
  • 脳卒中/一過性脳虚血発作（TIA）患者48例（症候性頸動脈狭窄29例）を対象に、4DフローMRIの流量情報とCT血管撮影（CTA）の形態データを計算流体力学（CFD）に統合してウィリス動脈輪から末梢への灌流圧を算出し、中大脳動脈（MCA）・前大脳動脈（ACA）・後大脳動脈（PCA）領域のCVRを推定した；全脳血管抵抗（tCVR）の比較には対照者56例を用いた。
  • 領域CVRはMCA 33.8±10.5、ACA 59.0±30.6、PCA 77.8±21.3 mmHg・s/mlであり、患者群と対照群のtCVRに差はなく（それぞれ9.3±1.9対9.3±2.0 mmHg・s/ml、p=0.88）、頸動脈狭窄患者における患側と健側の領域CVR差も認めず、さらに領域抵抗は当該領域の脳容積と逆相関した（p<0.001）。
  • 得られた抵抗値はウィリス動脈輪の血流モデリングにおける参照値として有用であり、本手法は被験者特異的（subject-specific）解析が必要な状況での適用に資する。

(067) Suzuki [2]

📕 書誌情報

Clinical and Hemodynamic Features of Aneurysm Rupture in Coil Embolization of Intracranial Aneurysms.

Tomoaki Suzuki, Hitoshi Hasegawa, Kohei Shibuya, Hidemoto Fujiwara, Makoto Oishi

Diagnostics (Basel), 2024 Jun 06

  • Keywords: cerebral aneurysm, coil embolization, computational fluid dynamics, flow impingement zone, hemodynamic instability, intraprocedural rupture, pressure, wall shear stress

  • DOI: 10.3390/diagnostics14111203

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💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤コイル塞栓術における動脈瘤破裂の臨床的・血行力学的特徴

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈瘤に対するコイル塞栓術（CE）中の手技中破裂（intraprocedural rupture: IPR）の臨床的・血行力学的予測因子を、破裂点の術後確認と計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）解析を統合することで解明することであった。
  • 2012年から2023年にCEで治療した嚢状動脈瘤435例を後ろ向きに検討し、CE中の造影剤漏出またはコイル突出を認めた症例を抽出、術後データで破裂点を確定し、最大圧（Pmax）および時間平均壁せん断応力（wall shear stress: WSS）を中心に血行力学指標を定量化して、流れの特徴と破裂部位および治療手技との関連を評価した。
  • IPRは6/435例（1.3％；既破裂3・未破裂3）に発生し、ドーム径4.7±1.8 mm、D/N比1.5±0.5で、主に内頸動脈（4例）に生じ併用手技（バルーンアシスト3、ステントアシスト1）が用いられ、単純塞栓の2例（M1M2およびA1）は比較的小さく軸ミスアライメント（axial misalignment）を呈し、CFD解析では5/6例（83.3％）で破裂点が最大圧（Pmax）を示す流入衝突領域に一致し、その周囲の時間平均WSSは1.3±0.7 Paと瘤ドーム他部より有意に低値（p<0.01）であった。
  • 高局所圧（Pmax）と低WSSが併存する流入衝突由来の血行力学的不安定領域は脆弱な薄壁を示しIPRリスクを規定する可能性があり、CEでは流入域に沿うマイクロカテーテルの走行を注意すべき領域に配慮して計画し、特に小型で軸ミスアライメントのある動脈瘤では併用手技の適用を慎重に行うことが破裂リスク低減に資すると示唆される。

(068) Zhang [4] ⭐

📕 書誌情報

PCSK9 expression in fibrous cap possesses a marker for rupture in advanced plaque.

Yingying Zhang, Dongwei Dai, Shuang Geng, Chenbin Rong, Rong Zou, Xiaochang Leng, Jianping Xiang, Jianmin Liu, Jing Ding

Vasc Med, 2024 Oct

  • Keywords: PCSK9, Yes-associated protein 1, atherosclerosis, cap rupture, computational fluid dynamics, vascular smooth muscle cells

  • DOI: 10.1177/1358863X241252370

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  • OpenAlex

    • Cited by: 4
    • FWCI: 3.661 ⭐
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💬 AI 翻訳タイトル

線維性被蓋におけるPCSK9発現は進行アテローム性プラークの破裂マーカーとなり得る

💬 AI 要約

  • PCSK9阻害薬は血清脂質低下を介して虚血性心脳血管イベントを減少させることが知られているが、プラーク内PCSK9発現の病態生理学的意義は不明であり、本研究はその空間分布と破裂関連分子・血行力学・機械受容経路との関連を解明することを目的とした。
  • 頸動脈内膜剥離で摘出した進行プラークを連続切片化してPCSK9の発現パターンと破裂関連マーカーとの共発現を免疫染色で評価し、計算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）により局所血行力学特性を解析してPCSK9陽性/陰性プラーク間で代表指標を比較した；さらにヒト大動脈血管平滑筋細胞においてPCSK9を過剰発現またはノックダウンし、Yes関連タンパク質1（YAP）の活性およびその下流の破裂素因関連エフェクターの転写をウェスタンブロット、免疫蛍光、リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応で測定し、連続切片染色でin situ共局在を検証した。
  • PCSK9は主として線維性被蓋およびショルダー部の平滑筋アクチン陽性細胞に局在し、被蓋PCSK9発現は線維性被蓋厚と負の相関を示してMMP-9（matrix metalloproteinase-9）と共発現し、CFD解析は被蓋PCSK9発現が破裂素因を示す血行力学プロファイルと関連することを示した；in vitroではPCSK9の過剰発現がYAP活性と下流の破裂素因関連エフェクターの転写を増強し、ノックダウンは逆方向の変化を示し、さらにPCSK9、YAP、および下流エフェクターのin situ共局在が確認された。
  • 以上より、線維性被蓋におけるPCSK9発現はプラーク破裂リスクのバイオマーカーとなり得、PCSK9の調節は生体力学的観点からの新規プラーク介入法の開発につながる可能性が示唆された。

(069) Panneerselvam [1]

📕 書誌情報

Influence of framing coil orientation and its shape on the hemodynamics of a basilar aneurysm model.

Nisanth Kumar Panneerselvam, B J Sudhir, Santhosh K Kannath, B S V Patnaik

Med Biol Eng Comput, 2024 Nov

  • Keywords: Cardiovascular disease, Coil embolization, Computational fluid dynamics, Hemodynamics, Intracranial aneurysm

  • DOI: 10.1007/s11517-024-03146-4

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    • Cited by: 1
    • FWCI: 0.573
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💬 AI 翻訳タイトル

フレーミングコイルの配向および形状が脳底動脈瘤モデルの血行動態に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、血管内コイル塞栓術において血流停滞を達成する観点から、脳底動脈瘤モデルにおけるフレーミングコイルループ（FCL）の配置方向および実形状が動脈瘤内血行動態に及ぼす影響を明らかにすることである。
  • 数値流体力学（CFD）解析により、理想化形状ではなく実際のコイル形状を解像してフレーミングコイルをモデル化し、FCLの配向の違いを比較検討するとともに、フレーミングコイル上方の領域は充填率20%の多孔質媒体として表現して解析した。
  • シミュレーションの結果、FCLの配向は動脈瘤内血行動態を大きく左右し、特に脳底動脈先端部動脈瘤の流出血管に平行に配置したFCL（Coil A）は動脈瘤内の流速を有意に低下させ、血栓形成を促進することが示された。
  • 以上より、FCLの配向はコイル塞栓術後の血行動態と治療効果に実質的な影響を与える重要な設計・配置因子であり、実形状を解像した数値解析によってその効果を定量的に示した本研究は、最適なコイル配置戦略の確立に資する学術的貢献を提供する。

(070) Hejčl [3]

📕 書誌情報

Rupture point is associated with divergent hemodynamics in intracranial aneurysms.

Aleš Hejčl, Jana Brunátová, Helena Švihlová, Jan Víteček, Andrea Vítečková Wünschová, Alena Sejkorová, Mária Hundža Stratilová, Tomáš Radovnický, Martin Sameš, Jaroslav Hron

Front Neurol, 2024

  • Keywords: computational fluid dynamics, intracranial aneurysm, particle image velocimetry (PIV), rupture, wall shear stress (WSS)

  • DOI: 10.3389/fneur.2024.1364105

  • Article

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 1.145
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💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤における破裂点は多様な血行動態と関連する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈瘤（IA）の破裂リスク因子のうち、破裂点に関連する血行動態を明確化することである。
  • 術前のCT/CTAと術中所見を統合して破裂点を特定し、動脈瘤嚢全体および破裂点局所の血行動態指標（壁せん断応力［WSS］、振動せん断指数［OSI］など）をCFDで算出し、2例では粒子画像流速測定（PIV）による実験で検証した。
  • 明瞭な破裂点を有する6例を同定し、4例では低WSS・高OSIの渦近傍、1例では高WSSの流入ジェット（flow jet）内、1例では顕著なブレブ（bleb）内（特異的な血行動態指標は認めず）に破裂点が位置し、CFD所見はPIVでも裏付けられた。
  • これらの結果は、IAの破裂部位には異なる血行動態シナリオが関与し得ることを示し、数値シミュレーションが実験モデルで確認されたことから、動脈瘤壁損傷に至る病理学的経路が複数存在するという仮説を支持する。

(071) Vandenbulcke [3]

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A computational fluid dynamics study to assess the impact of coughing on cerebrospinal fluid dynamics in Chiari type 1 malformation.

Sarah Vandenbulcke, Paul Condron, Soroush Safaei, Samantha Holdsworth, Joris Degroote, Patrick Segers

Sci Rep, 2024 Jun 03

💬 AI 翻訳タイトル

キアリI型奇形における咳嗽が脳脊髄液動態に及ぼす影響の評価に向けた計算流体力学的研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、キアリI型奇形における頭蓋内‐脊髄間の脳脊髄液（CSF）循環障害が、咳嗽時の局所および全体のCSF動態に与える影響を機序の観点から明らかにすることである。
  • 著者らは既報の計算流体力学（CFD）フレームワークを用い、健常対照の頭蓋内および上位脊髄CSF腔の被験者特異的モデルを構築し、単回の咳嗽を模擬するとともに、多孔質領域を導入して後方閉塞（OBS-1）、軽度閉塞（OBS-2）、重度の後方‐前方閉塞（posterior-anterior；OBS-3）を表現した。
  • OBS-1およびOBS-2では全体のCSF圧への影響は軽微であった一方、OBS-3では頭蓋内区画と脊髄区画の力学的デカップリング（decoupling）を伴う有意に大きな変化を認め、咳嗽は全体のCSF圧ピークを惹起し、そのピーク時には側脳室と脊髄区画の間の圧較差がいずれの閉塞度でも局所的に増幅された。
  • 本研究は、咳嗽がCSF圧を顕著に変動させ、とりわけ重度閉塞では頭蓋内圧特性が特異的に変化することを示し、キアリI型奇形患者での咳嗽誘発性脊髄合併症の病態機序解明と閉塞重症度評価におけるCFDの有用性を示唆する。

(072) Liao

📕 書誌情報

Impact Exploration of Spatiotemporal Feature Derivation and Selection on Machine Learning-Based Predictive Models for Post-Embolization Cerebral Aneurysm Recanalization.

Jing Liao, Kouichi Misaki, Jiro Sakamoto

Cardiovasc Eng Technol, 2024 Aug

  • Keywords: Cerebral aneurysm, Computational fluid dynamics (CFD), Feature derivation, Feature selection, Machine learning, Recanalization

  • DOI: 10.1007/s13239-024-00721-6

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    • FWCI: 0.0
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💬 AI 翻訳タイトル

塞栓術後脳動脈瘤再開通の機械学習ベース予測モデルにおける時空間的特徴量の導出および選択が及ぼす影響の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、塞栓術後の脳動脈瘤再開通を予測する機械学習（ML）モデルの性能向上を目指し、数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）により得られる血行動態の時空間的特徴量の導出法と特徴選択法が6種のMLアルゴリズムの成績に与える影響を体系的に評価することである。
  • 65名の患者から得た66個の脳動脈瘤（安定57、再開通9）に対しCFDで血行動態をシミュレーションし、臨床4項目・形態12項目・血行動態91項目から成る計107の特徴量を作成し、特徴導出は簡略導出法と完全導出法の2法、特徴選択は全特徴量、統計学的有意性に基づく解析、段階的多変量ロジスティック回帰（stepwise-LR）、再帰的特徴削減（recursive feature elimination: RFE）の4法を用い、学習・テスト両データにおけるROC曲線下面積（AUROC）およびprecision-recall曲線下面積（AUPRC）で性能評価を行った。
  • テストデータにおけるAUROCは0.373〜0.863と幅広く、完全導出特徴量とRFEによる選択がモデル内比較で優越し、RFEで選択した完全導出特徴量を用いた多層パーセプトロン（multi-layer perceptron: MLP）がAUROC 0.863（95%信頼区間 0.684–1.000）で最良の成績を示した。
  • 本研究は、特徴量の導出法および選択法がMLモデルの予測性能を規定する重要因子であることを示し、患者に侵襲を加えることなく（非侵襲的に）高精度な意思決定支援モデルの構築が可能であることを示唆した。

(073) Dobashi

📕 書誌情報

Flow Diversion Effect in a Saphenous Vein Graft Aneurysm Using a Double-Layer Micromesh Stent: A Case Report.

Kazumasa Dobashi, Yosuke Akamatsu, Jun Yoshida, Kohei Chida, Takahiro Koji, Futoshi Mori, Kenji Yoshida, Yoshitaka Kubo, Makoto Sasaki, Kuniaki Ogasawara

Oper Neurosurg, 2024 Dec 01

💬 AI 翻訳タイトル

二重層マイクロメッシュステントを用いた伏在静脈グラフト瘤におけるフローダイバーション効果：症例報告

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、二重層マイクロメッシュステントがフローダイバーション効果を発揮し得るかを、成長する伏在静脈グラフト（saphenous vein graft; SVG）瘤の症例で示し、数値流体力学（computational fluid dynamics; CFD）により実証することである。
  • 日本で入手可能なフローダイバ―ターステントの径が適合しないため、66歳女性の左SVGに生じた9 mmの増大性瘤に対して二重層マイクロメッシュ頸動脈ステント（CASPER RX 7×25 mm, MicroVention）を留置し、留置前後のCFD解析により瘤内の平均流速および壁面せん断応力（wall shear stress）を評価した。
  • CFD解析では瘤内の平均流速と壁面せん断応力が著明に低下し、実際のフローダイバーション効果が示され、術後2カ月の血管造影で瘤の完全閉塞が確認された。
  • 二重層マイクロメッシュステントはフローダイバーション効果により伏在静脈グラフト瘤の閉塞を達成し得ることが示され、頸部頸動脈瘤治療における実行可能な代替選択肢となり得る。

(074) Strasser

📕 書誌情報

How Irregular Geometry and Flow Waveform Affect Pulsating Arterial Mass Transfer.

Wayne Strasser

J Biomech Eng, 2024 Dec 01

💬 AI 翻訳タイトル

不規則な幾何学形状と流れ波形が拍動性動脈流における物質移動に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • アルツハイマー病に関連する脳の血管周囲腔（perivascular space, PVS）におけるタンパク質蓄積の機序解明に資するため、PVSの不規則な幾何学形状と拍動流の波形が溶質移動に与える影響を定量化することを目的とした。
  • マウス脳PVSセグメントのデジタル化スキャンをメッシュ化してCFD解析を行い、無次元パラメータと水力抵抗を整合させた円筒モデルと対にしたタンデム解析でモデルを検証したうえで、無流、定常流、正弦波流、正味溶媒流束ゼロの正弦波流、解剖学的に妥当な非対称周期流の各条件下で、タンパク質の蓄積（build-up）と希釈混合による濃度低減（blend-down）の二つの状況を多様な指標（連続タンパク質ボーラス(bolus)体積の時間発展と軌跡など）で評価した。
  • 動脈系のバルク溶質輸送は対流支配であり、拍動はボーラスの破断・分裂を促進し、さらに壁曲率に起因する局所的な幾何学的不規則性もこれを助長した一方、特定の評価指標では高いペクレ数においても局所ピーク濃度の低減は拡散支配に見えたが、ボーラスサイズの時間変化解析は明確な対流の寄与を示した。
  • 解剖学的に忠実なPVS幾何と指標整合させた単純円筒との比較を組み合わせた本CFD枠組みにより、拍動流と幾何学的不規則性がPVS内のタンパク質輸送・分散をどのように規定するかを体系的に示し、全体としての輸送は対流が支配的である一方で局所スケールでは拡散指標が優位に見える場合があるという階層的メカニズムを明らかにし、脳のタンパク質クリアランス機構の理解に資する知見を提供した。

(075) Yi

📕 書誌情報

Using DFT on ultrasound measurements to determine patient-specific blood flow boundary conditions for computational hemodynamics of intracranial aneurysms.

Hang Yi, Zifeng Yang, Luke Bramlage, Bryan Ludwig

Comput Biol Med, 2024 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤の計算血行力学における患者特異的血流境界条件を決定するための超音波計測データへの離散フーリエ変換(DFT)の適用

💬 AI 要約

  • 境界条件(BCs)が脳動脈瘤のCFD予測精度を左右するにもかかわらず標準手順が存在しないため、超音波で計測した内頸動脈(ICA)の血流速度波形を離散フーリエ変換(DFT)で表現して患者特異的BCを構築し、DFTのサンプリング点数(N)の適正、一次元(1D)モデル由来の汎用BCとの相違、および心拍数変動の影響を系統的に評価することを目的とした。
  • 2例の患者特異的脳動脈瘤モデルを再構築し、超音波で得たICA速度波形をDFTでN点表現してin vitroで妥当性検証されたCFDモデリングに境界条件として与え、各種血行力学指標を比較するとともに、1Dモデルに基づく汎用BCとの包括的比較および心拍数/心周期のばらつきの影響を予備的に解析した。
  • その結果、時間平均指標の精度確保にはN ≥ 16が妥当であり、瞬時指標の正確な予測にはN ≥ 36が有効で、さらに汎用BCは血行力学的リスクを過大または過小評価し得る一方、総血流量が同一であるという仮定の下では心拍数のばらつきは瞬時・時間平均のいずれの指標にもほとんど影響しなかった。
  • 以上より、患者特異的超音波データをDFTで適切にモデリングした境界条件の導入が脳動脈瘤の血行力学的リスク評価の精度向上に不可欠であり、とりわけNの選択が重要であることが示された。

(076) Straccia [1]

📕 書誌情報

Numerical Modeling of Flow in the Cerebral Vasculature: Understanding Changes in Collateral Flow Directions in the Circle of Willis for a Cohort of Vasospasm Patients Through Image-Based Computational Fluid Dynamics.

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

Ann Biomed Eng, 2024 Sep

  • Keywords: Cerebral flow, Circle of Willis, Collateral pathways, Computational fluid dynamics, Numerical modeling, Patient-specific modeling, Vasospasm

  • DOI: 10.1007/s10439-024-03533-w

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    • Cited by: 1
    • FWCI: 0.573
    • Citation Percentile: 67.90

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💬 AI 翻訳タイトル

脳血管内血流の数値モデリング：画像ベース計算流体力学（CFD）による脳血管攣縮患者コホートにおけるウィリス動脈輪の側副血流方向変化の解明

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、画像ベースの計算流体力学（CFD）を用いて、くも膜下出血後の脳血管攣縮患者におけるウィリス動脈輪内の攣縮の局在および重症度、解剖学的変異と、側副血流方向の変化との相互関係を解明することである。
  • 25例の脳血管攣縮患者について患者固有のCFDシミュレーションを構築し、CT血管撮影（CTA）からの画像セグメンテーションにより解剖学的変異と攣縮による狭窄を再現し、経頭蓋ドプラ超音波（TCD）の速度測定値を境界条件に用いるとともに、デジタルサブトラクション血管造影（DSA）から側副血流の方向・大きさおよび各血管の攣縮重症度を評価し、さらに血管抵抗（resistance）と粘性散逸の百分率変化を算出してウィリス動脈輪内の特定領域における攣縮の局在と重症度の定量化に用いた。
  • 血管造影で評価した重症度は、全脳血管にわたって血管抵抗（resistance）および粘性散逸の百分率変化と良好に相関し、局在性の攣縮を呈する一部の患者では側副血行路の血流方向の変化が認められた一方、他の患者では有意な方向変化は観察されなかった。
  • 患者固有CFDは、くも膜下出血患者における脳血管攣縮の局在と重症度を定量化する手法として有用であり、これらの因子と解剖学的変異が側副血流方向の変化に寄与しうることが示され、これらの知見は攣縮の局在および重症度と臨床転帰（例：梗塞発生）との関連付けに向けた今後の研究の基盤となる。

(077) Kim [8] ⭐

📕 書誌情報

Quantitative analysis of hemodynamic changes induced by the discrepancy between the sizes of the flow diverter and parent artery.

Sunghan Kim, Hyeondong Yang, Je Hoon Oh, Yong Bae Kim

Sci Rep, 2024 May 09

  • Keywords: Cerebral aneurysm, Computational fluid dynamics, Flow diverter, Hemodynamic changes, Metal coverage rate, Size discrepancy

  • DOI: 10.1038/s41598-024-61312-y

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    • Cited by: 8
    • FWCI: 4.581 ⭐
    • Citation Percentile: 99.99 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

フローダイバータと親動脈のサイズ不一致が誘発する血行力学的変化の定量解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、フローダイバータと親動脈のサイズ不一致に起因するストラット配置の変化がフローダイバージョン効果および血行力学に及ぼす影響を、計算流体力学（CFD）により定量的に解析することである。
  • 親動脈径の異なる4種類のシリコンモデルを作製し、実機のフローダイバータを留置して動脈瘤ネック部のステント構成（ストラット配置）を取得し、これに基づいて仮想ステント（virtual stent）を生成してCFD解析を行い、血行力学的パラメータの低減率の変化を指標としてフローダイバージョン効果を評価した。
  • 親動脈径3.0〜4.5 mm（0.5 mm刻み）の動脈瘤モデルに対し4.0 mmのフローダイバータを留置した結果、オーバーサイズからアンダーサイズへ移行するにつれて金属被覆率および孔密度の増加を伴い血行力学的パラメータの低減率が上昇し、さらにオーバーサイズからマッチング（サイズ一致）への移行で得られる効果はマッチングからアンダーサイズへの移行で得られる効果に比べて小さかった。
  • これらの所見は、アンダーサイズの有用性を考慮しつつ利点の閾値を超過しない範囲での適切なサイズ選択の重要性を強調する。

(078) El Sayed [8]

📕 書誌情報

Subjects with carotid webs demonstrate pro-thrombotic hemodynamics compared to subjects with carotid atherosclerosis.

Retta El Sayed, Carissa J Lucas, Hannah L Cebull, Fadi B Nahab, Diogo C Haussen, Jason W Allen, John N Oshinski

Sci Rep, 2024 May 02

💬 AI 翻訳タイトル

頸動脈ウェブを有する被験者は、頸動脈アテローム硬化症を有する被験者と比較して、血栓形成促進的な血行動態を示す

💬 AI 要約

  • 頸動脈ウェブ（carotid web; CaW）は若年者の原因不明脳梗塞と関連しており、局所血行動態への影響を同程度の狭窄を伴う頸動脈アテローム硬化症および健常分岐と比較して明らかにすることを目的とした。
  • 造影CT血管撮影（CTA）からセグメント化した患者固有の頸動脈分岐形状に、2次元位相コントラストMRI（2D PC-MRI）から抽出した流入境界条件を適用したCFDシミュレーションを実施し、CaW群（n=13）、軽度アテローム硬化群（n=7）、健常群（n=6）におけるせん断速度、振動性せん断指数（OSI）、低流速、血流停滞を算出・比較した。
  • CaW患者では、軽度アテローム硬化例および健常例と比較して、低せん断速度、高OSI、低流速、血流停滞を呈する領域の面積が有意に大きかった。
  • これらのCaWにおける異常な血行動態指標は血栓形成および血管機能障害と関連しており、血行動態評価が当該患者の脳卒中リスク評価に資するツールとなり得ることが示唆された。

(079) Csippa

📕 書誌情報

Comparison of Flow Reduction Efficacy of Nominal and Oversized Flow Diverters Using a Novel Measurement-assisted in Silico Method.

Benjamin Csippa, Levente Sándor, Gábor Závodszky, István Szikora, György Paál

Clin Neuroradiol, 2024 Sep

💬 AI 翻訳タイトル

名目サイズおよびオーバーサイズのフローダイバーターにおける血流低減効果の比較：新規の測定支援型in silico手法による検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、フローダイバーター（FD）の仮想留置と血行動態解析を自動化する測定支援型in silicoワークフローを提示し、二社のFDにおける留置条件のばらつきが治療後の血流低減に及ぼす影響を明らかにすることである。
  • 詳細な機械的キャリブレーションに基づく仮想留置手順と、水力学的抵抗（HR）測定に基づく流れ表現を組み合わせ、数値流体力学（CFD）解析により未治療5シナリオと、2種類のFD（64ワイヤおよび48ワイヤ）を名目サイズまたはオーバーサイズで留置した80の仮想治療シナリオを自動解析した。
  • 動脈瘤内速度低下率（AMVR）はHR値および留置シナリオと相関し、全80留置においてHRの線形係数とAMVRの間にべき乗則的関係が認められた；名目サイズでは64ワイヤFDの平均AMVRが60.3%で48ワイヤFDの51.9%より有意に高く、オーバーサイズではそれぞれ27.5%と25.7%でほぼ同等であった。
  • 本研究は、測定支援型in silicoワークフローの大規模血行動態評価への適用可能性を示し、HR係数とAMVRのロバストなべき乗則関係を明らかにするとともに、名目サイズの64ワイヤ構成が術後の血流低減を有意に増大させることを確認し、既報のin vitro所見を再現した。

(080) Yan [2]

📕 書誌情報

Nomogram-based geometric and hemodynamic parameters for predicting the growth of small untreated intracranial aneurysms.

Yujia Yan, Xingwei An, Hecheng Ren, Bin Luo, Song Jin, Li Liu, Yang Di, Tingting Li, Ying Huang

Neurosurg Rev, 2024 Apr 18

💬 AI 翻訳タイトル

小型未治療脳動脈瘤の増大予測のための幾何学的および血行動態パラメータに基づくノモグラム

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、幾何学的および血行動態パラメータに基づき、小型未治療嚢状脳動脈瘤（IA）の増大を予測するノモグラムを構築することである。
  • 96例の小型未治療嚢状IAのベースラインおよび追跡CTA/MRAを後ろ向きに収集し、患者固有血管モデルを作成して計算流体力学（CFD）シミュレーションを実施、幾何学的・血行動態パラメータを算出した上で、ステップワイズCox比例ハザード回帰によりノモグラムを構築し、総ポイントに基づき低・中・高リスクに層別化し、ROC解析、キャリブレーション曲線、決定曲線解析（DCA）、Kaplan–Meier曲線で内的検証を行った。
  • 追跡中に30/96病変（31.3%、95%CI 21.8%-40.7%）が増大し、PHASES、ELAPSS、UIATSは増大の弁別能が低かった；高血圧（ハザード比［HR］4.26、95%CI 1.61-11.28、P=0.004）、非球状性指数（95%CI 4.10-25.26、P=0.003）、最大相対滞留時間（max relative residence time；HR 1.01、95%CI 1.00-1.01、P=0.032）が独立して増大と関連し、これらを用いたノモグラムは検証コホートで良好な予測性能を示し、リスク群間のKaplan–Meier曲線はログランク検定で有意に分離した。
  • 幾何学的および血行動態パラメータからなるノモグラムは小型IAの増大を高精度に予測しリスク層別化を可能にし、既存の評価ツールより高い予測能を示した。

(081) Satoh [5]

📕 書誌情報

Evaluation of the shrinkage process of a neck remnant after stent-coil treatment of a cerebral aneurysm using silent magnetic resonance angiography and computational fluid dynamics analysis: illustrative case.

Toru Satoh, Kenji Sugiu, Masafumi Hiramatsu, Jun Haruma, Isao Date

J Neurosurg Case Lessons, 2024 Apr 15

  • Keywords: computational fluid dynamics, magnetic resonance image, neck remnant, silent magnetic resonance angiography, stent and coil embolization, wall shear stress

  • DOI: 10.3171/CASE24141

  • Article

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    • Cited by: 5
    • FWCI: 2.863
    • Citation Percentile: 67.90

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💬 AI 翻訳タイトル

サイレント磁気共鳴血管撮影（MRA）および数値流体力学（CFD）解析を用いた脳動脈瘤ステント併用コイル塞栓術後のネック残存の縮小過程の評価：症例提示

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ステント併用コイル塞栓術後の脳動脈瘤ネック残存における血行動態をサイレントMRAと数値流体力学（CFD）を用いて精査することである。
  • 部分血栓化した前交通動脈瘤のネック残存を対象に、サイレントMRAにより10年間縦断的に画像追跡し、CFDにより流量、壁せん断応力（wall shear stress; WSS）の大きさおよびベクトル、流線などの指標を評価した。
  • ネック残存は表面積、体積、ネック径、ドーム深さ、およびアスペクト比がいずれも減少し、その縮小は残存ドームと流入親動脈との流量比の低下と相関した；さらに、収縮するネック残存内部には平均WSSの大きさとその変動が一貫して低い一方で、WSSベクトルの方向性には顕著な変動を示す領域が認められた。
  • サイレントMRAとCFDを併用することでステント・コイル塞栓術後のネック残存の評価が可能であり、血行動態パラメータ解析によってネック残存の縮小過程を予測できる可能性が示唆された。

(082) Liu [1]

📕 書誌情報

Flow diverters treatment planning of small- and medium-sized intracranial saccular aneurysms on the internal carotid artery via constraint-based virtual deployment.

Zehua Liu, Meng Zhang, Chao Wang, Zhongxiao Wang, Xiangyun Liao, Chubin Ou, Weixin Si

Int J Comput Assist Radiol Surg, 2024 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

制約ベース仮想展開(CVD)による内頸動脈の小〜中型嚢状脳動脈瘤に対するフローダイバータ治療計画

💬 AI 要約

  • 目的: 内頸動脈(ICA)に高頻度にみられる小〜中型嚢状脳動脈瘤に対し、術者経験への依存を低減するため、血行力学解析と連成した制約ベース仮想展開(CVD)によりフローダイバータ(FD)の術前配置効果を迅速に予測し、治療計画を最適化することを目的とした。
  • 方法: 単一のFDで治療されたICAの小〜中型嚢状動脈瘤患者34例（女性29例、男性5例、平均年齢55.74±9.98歳）の術前・術後データを収集し、血管中心線に沿って外向きに拡張し血管内腔壁により拘束されるFDを模擬するCVD法を提案し、有限要素法(FEM)による展開と比較しつつ、計算流体力学(CFD)に基づく壁面せん断応力(WSS)および動脈瘤頸部流速の指標と計算効率を評価した。
  • 結果: FEMとCVDの間でWSS低減率および動脈瘤頸部流速低減率に有意差は認められなかった一方で、CVDの計算時間は98%短縮された。
  • 結論: ICAに好発する小〜中型嚢状脳動脈瘤において、提案する仮想FD展開は計算精度と効率の両立を達成し、血行力学解析と組み合わせることで病変部の血流変化を精確に再現し、臨床意思決定を支援し得る。

(083) Yang [8] ⭐

📕 書誌情報

Influence of circle of Willis modeling on hemodynamic parameters in anterior communicating artery aneurysms and recommendations for model selection.

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

Sci Rep, 2024 Apr 11

  • Keywords: Anterior communicating artery aneurysms, Circle of Willis, Computational fluid dynamics, Hemodynamic parameters, Vascular resistance

  • DOI: 10.1038/s41598-024-59042-2

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    • Cited by: 8
    • FWCI: 4.581 ⭐
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💬 AI 翻訳タイトル

前交通動脈（AComA）動脈瘤における血行力学的パラメータに対するウィリス動脈輪（CoW）モデリングの影響とモデル選択に関する推奨

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ウィリス動脈輪（CoW）の表現（完全モデル vs 半側モデル）が前交通動脈（AComA）動脈瘤の血行力学的パラメータに及ぼす影響を明らかにし、適切なモデル選択に関する推奨を提示することである。
  • AComAを含む5例の患者特異的CoWモデルを用い、各症例で完全、左半側、右半側モデルを構成し、流体実験で妥当性検証した数値流体力学（CFD）により血行力学的パラメータと流動パターンを比較した。
  • 5例中4例では一側A1からの流入がAComAで支配的であり、これらの症例では完全モデルと半側モデルの時間平均壁せん断応力（TAWSS）の差は平均4.6%にとどまった一方、両側A1が寄与した残りの1例ではその差が62%に達し、さらに左右のA1/A2区間の血管抵抗差がAComA内の流動パターンを大きく規定した。
  • 以上より、A1/A2の抵抗非対称性と流入の優位性を考慮してCoWモデルを選択すべきであり、一側優位では半側CoWでも妥当な近似が得られるが、両側供給が存在する場合は完全CoWが必要であることが示され、これらの知見はAComA動脈瘤のCFD評価の精度向上を通じて臨床の診断・治療改善に資する。

(084) Sanchez [3]

📕 書誌情報

MR Imaging of the Cerebral Aneurysmal Wall for Assessment of Rupture Risk.

Sebastian Sanchez, Andres Gudino-Vega, Katherine Guijarro-Falcon, Jacob M Miller, Luis E Noboa, Edgar A Samaniego

Neuroimaging Clin N Am, 2024 May

  • Keywords: Aneurysm vessel wall, Aneurysm wall enhancement, High-resolution vessel wall imaging, Rupture risk

  • DOI: 10.1016/j.nic.2024.01.003

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 1.718
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💬 AI 翻訳タイトル

破裂リスク評価のための脳動脈瘤壁のMRI

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、未破裂脳動脈瘤の評価において、脳動脈瘤壁の高分解能MRIによる増強所見の包括的解析が破裂リスク評価にどのように資するかを概説することである。
  • 高分解能MRIで得られる瘤壁増強を、有限要素解析(Finite Element Analysis; FEA)、定量的磁化率マッピング(Quantitative Susceptibility Mapping; QSM)、計算流体力学(Computational Fluid Dynamics; CFD)などの先端処理技術と併用して解析する最近の手法を取り上げる。
  • これらの統合的アプローチにより、動脈瘤の病因、進展過程、最終的な破裂に関わる瘤壁の生物学的機序に関する洞察が得られ始めている。
  • 得られた知見は、介入と経過観察のトリアージに資する可能性を示し、さらにラジオミクス(Radiomics)や機械学習(Machine Learning)の導入が診断の洗練化に大きく寄与すると期待される。

(085) Luisi [5]

📕 書誌情報

Evaluating the accuracy of cerebrovascular computational fluid dynamics modeling through time-resolved experimental validation.

Claudio A Luisi, Tom L Witter, Omid Nikoubashman, Martin Wiesmann, Ulrich Steinseifer, Michael Neidlin

Sci Rep, 2024 Apr 08

💬 AI 翻訳タイトル

時間分解実験的検証による脳血管計算流体力学（CFD）モデリングの精度評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、過渡的（transient）な動脈圧および流量を含む脳血管CFDモデルの精度について、出口境界条件（boundary condition；BC）の違いに着目し、時間分解実験と計算の比較により体系的に評価することである。
  • 解剖学的に忠実な脳血管ファントムを用いたin vitro実験で高解像度の流量・圧データを取得し、同一形状のCFDモデルに対して、確立手法に加えて新規の位相変調アプローチ（phase modulation approach）を含む、定常および非定常の5種類の出口BCを設定して検証した。
  • 実験は総脳血流量、入口圧、分枝流量配分、脈動指数（pulsatility index；PI）に関して臨床報告と整合する生理的血行動態を示したのに対し、数値モデルは流量で19–66%、圧で6–26%の時間依存的乖離を示し、定常の出口圧BCは最大の誤差を生じ、ウィンドケッセル（Windkessel）BCと位相変調BCはそれぞれPIと脳血管内圧の再現性が高かった。
  • 以上より、現行の脳血管CFDモデルの精度には限界があり、特に定常の出口圧BCの使用は避けるべきであり、目的指標に応じてウィンドケッセルBCや位相変調BCの活用が有用であると結論づけられる。

(086) Lyu [5]

📕 書誌情報

Treatment for middle cerebral artery bifurcation aneurysms: in silico comparison of the novel Contour device and conventional flow-diverters.

Mengzhe Lyu, Ryo Torii, Ce Liang, Thomas W Peach, Pervinder Bhogal, Levansri Makalanda, Qiaoqiao Li, Yiannis Ventikos, Duanduan Chen

Biomech Model Mechanobiol, 2024 Aug

  • Keywords: Computational fluid dynamics (CFD), Contour device, Flow-diverters, Middle cerebral artery bifurcation aneurysms

  • DOI: 10.1007/s10237-024-01829-3

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    • Cited by: 5
    • FWCI: 2.863
    • Citation Percentile: 67.90

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💬 AI 翻訳タイトル

中大脳動脈分岐部動脈瘤に対する治療：新規Contourデバイスと従来型フローダイバーターのin silicoによる比較

💬 AI 要約

  • 血管内治療が標準となる一方で依然として治療が難しい中大脳動脈(MCA)分岐部動脈瘤に対し、分枝閉塞リスクを低減し得る新規フローディスラプターContourと従来型フローダイバーターの血行動態学的効果を、in silico解析で比較評価することを目的とした。
  • 2つのin silicoのMCA分岐部動脈瘤モデルに対し、高速展開アルゴリズムを用いてContourデバイスおよび従来型フローダイバーターを仮想留置し、計算流体力学(CFD)シミュレーションにより動脈瘤流入量および壁面せん断応力(WSS)などの指標を未治療条件と併せて比較した。
  • その結果、いずれのデバイス配置も破裂リスク低減に資する血行動態変化をもたらし、とりわけContourは従来のフローダイバーター（例: Silk Vista Baby）よりも流入低減効果が大きく、分枝血管を閉塞することなく動脈瘤頸部を標的としたフローダイバージョン能を示した。
  • 結論として、本研究で提示したin silico動脈瘤モデルと高速展開手法は、新規治療の検証、デバイス配置の最適化、患者個別症例における性能予測のための有力な術前計画ツールとなり得るとともに、Contourデバイスは分枝血管閉塞をより少なく抑えつつMCA分岐部動脈瘤に対して有効であることが示された。

(087) Liu [2]

📕 書誌情報

Hemodynamic Effects of Tortuosity and Stenosis in Superficial Temporal Artery-Middle Cerebral Artery Bypass for Moyamoya Disease.

Haipeng Liu, Jia Song, Mengxi Xu, Kexin Wang, Linlin Ma, Daoxi Hu, Wei Zhou, Xiaoli Yu, Lijian Wang, Xiaoxiao Cai, Rongliang Chen, Xinhong Wang

World Neurosurg, 2024 Jun

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

  • DOI: 10.1016/j.wneu.2024.03.128

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 1.533
    • Citation Percentile: 71.65

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💬 AI 翻訳タイトル

もやもや病に対する浅側頭動脈—中大脳動脈（STA–MCA）バイパスにおける蛇行および狭窄の血行動態への影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者個別データに基づき、もやもや病（MMD）に対するSTA–MCAバイパスの幾何学的変異（高い蛇行および狭窄）が血行動態に及ぼす影響を評価することであった。
  • 高度に蛇行したバイパス形状を有する17例を対象に、臨床画像からバイパスの三次元構造を再構築し、蛇行と狭窄を除去した仮想的に改善された形状を作成した上で、両形状に同一の患者特異的条件下で計算流体力学（CFD）シミュレーションを実施し、バイパスおよび末梢分枝の血行動態パラメータを対応のあるt検定またはWilcoxon符号付順位検定で比較し、さらに軽度〜中等度の狭窄（直径で44.0–70.3%）の有無で変化量をt検定またはMann–Whitney U検定により比較した。
  • 仮想的形状改善により、バイパスおよびその遠位分枝の流量が有意に増加し（P<0.05）、経頭蓋フロー抵抗（transcranial flow resistance）が有意に低下した（P<0.05）；また、狭窄除去を伴う症例では、狭窄のない症例に比べて血行動態変化が有意に大きかった（P<0.05）。
  • 以上より、高い蛇行と狭窄はSTA–MCAバイパスの血行動態を有意に変化させ得ることが示され、バイパス幾何学の最適化はさらなる臨床的検討に値する。

(088) Goetz [8] ⭐

📕 書誌情報

Analysis of Intracranial Aneurysm Haemodynamics Altered by Wall Movement.

Aurèle Goetz, Pablo Jeken-Rico, Yves Chau, Jacques Sédat, Aurélien Larcher, Elie Hachem

Bioengineering (Basel), 2024 Mar 09

  • Keywords: arterial tissue modelling, fluid–structure interaction, haemodynamics, intracranial aneurysm

  • DOI: 10.3390/bioengineering11030269

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    • Cited by: 8
    • FWCI: 4.009 ⭐
    • Citation Percentile: 99.99 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

壁運動により変容する頭蓋内動脈瘤の血行力学解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、剛体壁仮定のみの血行力学では破裂リスク評価に不十分となり得るという背景および生体内（in vivo）で報告された頭蓋内動脈瘤の拍動所見を踏まえ、さまざまな瘤形状を厳密に評価するための新規の流体-構造連成（FSI）解析枠組みを提示することである。
  • 方法として、3例の実在動脈瘤ドームをトロイド状管路上に配置した計算構成を設定し、幾何学的特徴、用いたメッシュ、流れに関する諸量を詳細に公開するとともに、剛体壁（rigid wall）モデルとの系統的比較および対応するプロットを提供して再現性を確保した。
  • その結果、壁変形を考慮した場合には、標準的な剛体壁アプローチと比較して流れのパターンおよび複数の血行力学指標が顕著に変化することが示された。
  • 結論として、壁運動を組み込むFSIモデリングは頭蓋内動脈瘤の血行力学評価に実質的な影響を及ぼすことを強調し、治療計画や新たな評価手法の検討に資する重要な解析的貢献をなし得ることを示した。

(089) Guo [1]

📕 書誌情報

Differences and Correlations of Morphological and Hemodynamic Parameters between Anterior Circulation Bifurcation and Side-wall Aneurysms.

Kai-Kai Guo, Chang-Ya Liu, Gao-Hui Li, Jian-Ping Xiang, Xiao-Chang Leng, Yi-Ke Cai, Xue-Bin Hu

Curr Med Sci, 2024 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

前方循環の分岐部動脈瘤と側壁型動脈瘤における形態学的および血行力学的パラメータの差異と相関

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学(CFD)を用いて、前方循環動脈における側壁型動脈瘤と分岐部動脈瘤の形態学的および血行力学的特性の差異と相関を解明することである。
  • 中国・華中科技大学同済医学院付属Union Hospitalにおいて2021年1月から2022年9月に治療された131例160動脈瘤を対象に、追跡デジタルサブトラクション血管造影(DSA)に基づき側壁型と分岐部に分類し、術前直前の3次元DSA再構成モデルから形態学的・血行力学的パラメータを算出して比較するとともに、前方循環内の分岐部動脈瘤の部位間差および形態学的—血行力学的パラメータ間の相関を評価した。
  • 結果として、前方循環内の分岐部動脈瘤間では部位による形態学的・血行力学的パラメータの有意差は認められなかった一方、側壁型と分岐部の間では親血管径(Dvessel)、流入角(θF)、サイズ比(SR)などの形態学的指標および流入集中指数(ICI)に顕著な差があり（いずれもP<0.001）、さらにSRは複数の血行力学的パラメータと有意に相関し（P<0.001）、ICIは複数の形態学的パラメータと強い関連を示した（R>0.5, P<0.001）。
  • これらの差異は、前方循環動脈瘤の破裂リスク評価においてパラメータの閾値の相違を考慮すべきことを示唆し、動脈瘤が分岐部か側壁型かを問わず、SRが両者の異なる破裂リスクを迅速に識別する有用な臨床指標となり得ることを示す。

(090) Kato

📕 書誌情報

[Simulation for Endovascular Treatment].

Naoki Kato, Soichiro Fujimura, Tohru Sano, Hiroyuki Enomoto, Michiyasu Fuga, Gota Nagayama, Shunsuke Hataoka, Issei Kan, Toshihiro Ishibashi, Yuichi Murayama

No Shinkei Geka, 2024 Mar

💬 AI 翻訳タイトル

血管内治療におけるシミュレーション

💬 AI 要約

  • 本総説は、高解像度画像・計算流体力学（CFD）・計算構造力学（CSM）および3Dプリンタを用いた臨床シミュレーションが血管内治療にどのように適用され、治療計画と教育の高度化にどの程度寄与しているかを概説することを目的とする。
  • 具体例として、コイル塞栓術における仮想ステント、編網型ステント（LVIS［Low-profile Visualized Intraluminal Support］やフローダイバータ）に対する留置後の伸長・収縮予測を可能にするソフトウェア、頭蓋内ステントおよびWoven EndoBridge（WEB）留置の3Dプリンタ模型シミュレーション、さらに動静脈奇形（AVM）や硬膜動静脈瘻（dAVF）におけるシャントアクセスの三次元可視化や開頭クリッピング・ナイダス切除への応用を取り上げ、最新動向を整理した。
  • これらの手法により、編網型ステントの挙動予測精度が向上し、実手技に近い操作性での術前リハーサルが可能となり、初学者を含む術者の直感的な戦略立案やクリップ選択・ナイダス曲率に基づく至適切除の検討が促進された。
  • CFD・CSM・3Dプリンタを活用したシミュレーションは外科医の訓練と新規デバイス導入に不可欠であり、今後は医工連携の相乗効果を最大化するとともに、規制承認（保険収載）と適切な事業化の実現が重要である。

(091) Dankano

📕 書誌情報

Tailoring left ventricular assist device cannula implantation using coupled multi-scale multi-objective optimization.

Abubakar Dankano, Ray Prather, Blake Lozinski, Eduardo Divo, Alain Kassab, William DeCampli

Med Eng Phys, 2024 Mar

💬 AI 翻訳タイトル

連成マルチスケール多目的最適化を用いた左室補助装置カニューレ植込みの個別最適化

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、心室補助装置（VAD）装着後の血栓塞栓性脳イベントを低減するため、左室補助装置（LVAD）の流出グラフト（outflow graft; OG）植込み（吻合）の方向をマルチスケール血行動態解析に統合した形式的な形状最適化によりテーラリングし、脳血管に到達する血栓数を最小化することである。
  • 患者固有の三次元CFDモデルを末梢循環の0次元集中定数モデル（lumped parameter model; LPM）と疎な双方向連成で結合し、ラグランジアン粒子追跡法により血栓を相互作用しない剛体球としてモデル化・追跡し、脳血管への塞栓到達の低減および粒子の滞留時間短縮を目的関数とする幾何学的形状最適化を実装した。
  • 結果として、特にOG由来の血栓放出を仮定した場合にOG吻合部の向きと設置位置が脳塞栓に大きく影響し、最適と非最適の植込みで脳血管への塞栓到達が約5分の1に低減した一方、心室壁および大動脈基部壁からの放出を仮定した場合には浅い挿入角度が最適であり、三起源すべてを考慮した場合には大動脈弓の管腔中心に沿うようにVAD流を指向させる構成が概して最適であった。
  • 最適構成は血栓の解剖学的発生部位に依存したことから、VAD装着患者における血栓形成の最も起こりやすい部位を臨床研究で同定することが、植込み設計の個別最適化に不可欠である。

(092) Sicard [2]

📕 書誌情報

Parameter characteristics in intranasal drug delivery: A key to targeting medications to the olfactory airspace.

Ryan M Sicard, Dennis O Frank-Ito

Clin Biomech (Bristol), 2024 Apr

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Drug particle transport, Nasal anatomic morphology, Nose-to-brain, Obstructive olfactory loss

  • DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2024.106231

  • Article

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 0.915
    • Citation Percentile: 72.75

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💬 AI 翻訳タイトル

経鼻薬物送達におけるパラメータ特性：嗅上皮空間（olfactory airspace）への薬剤ターゲティングの鍵

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、鼻前庭形態の差異が嗅裂および嗅屋根/嗅球（olfactory roof/bulb）領域への経鼻スプレー薬剤の輸送・沈着に及ぼす影響を明らかにし、嗅上皮空間（olfactory airspace）へのターゲティングに資する最適パラメータを同定することである。
  • 正常鼻解剖を有する3例（伸長型［DN001］、切れ込み型［DN002］、標準型［DN003］）の被験者固有鼻腔モデルを構築し、計算流体力学（CFD）および粒子動力学により、6段階の吸気流量（10–50 L/min）、5種の噴霧位置（上・下・中央・外側・内側）、5種の頭位（直立・前屈・後屈・仰臥位・Mygind体位）、3種の初期粒子速度（1/5/10 m/s）を組み合わせ、1–100 μmの微粒子35万個および10–990 nmのナノ粒子346,500個の輸送・沈着を広範に解析した。
  • 嗅裂への最高沈着はDN001で左28.4%（11–20 μm）・右75.3%（6–10 μm）、DN002で左16.8%（1–5 μm）・右45.3%（30–40 nm）、DN003で左29.1%（21–30 μm）・右15.9%（6–10 μm）であり、嗅屋根/嗅球への最高沈着はDN001で左6.5%・右26.4%（ともに11–20 μm）、DN002で左3.6%・右2.6%（ともに1–5 μm）、DN003で左2.8%（21–30 μm）・右1.7%（31–40 μm）であった。
  • 伸長型の鼻前庭（DN001）で嗅領域への沈着が最大であり、総じてミクロンサイズの粒子が嗅領域で優れた沈着を示したことから、鼻前庭形態と投与パラメータの最適化が、嗅上皮空間への標的化および鼻脳移行（nose-to-brain）薬物送達の効率化に重要であることが示唆された。

(093) Khamooshi [8]

📕 書誌情報

Blood flow and emboli transport patterns during venoarterial extracorporeal membrane oxygenation: A computational fluid dynamics study.

Mehrdad Khamooshi, Avishka Wickramarachchi, Tim Byrne, Michael Seman, David F Fletcher, Aidan Burrell, Shaun D Gregory

Comput Biol Med, 2024 Apr

  • Keywords: Cannula, Emboli transport, Harlequin syndrome, Mechanical circulatory support, Stroke, Watershed region

  • DOI: 10.1016/j.compbiomed.2024.108263

  • Article

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    • Cited by: 8
    • FWCI: 2.149
    • Citation Percentile: 100.00 🌟

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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）施行時における血流および塞栓輸送パターン：数値流体力学（CFD）研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、VA-ECMO支援レベルおよび動脈送血カニューレ径が血流動態と塞栓輸送に及ぼす影響を数値流体力学（CFD）で定量的に評価し、合併症の発生機序の予測と理解を深めることである。
  • VA-ECMO施行中の男性患者のCTから構築した患者固有の3次元大動脈および主要分枝モデルを用い、化学種輸送モデルでECMO由来の酸素化血と左心室由来の脱酸素化血の混合を解析し、離散粒子追跡モデルでECMO回路・左心室・大動脈壁を起源とする塞栓の輸送を追跡したうえで、15 Frおよび19 Frのカニューレと全心拍出量の50%、70%、90%のVA-ECMOポンプ流量を比較検討した。
  • カニューレ径は酸素運搬に与える影響が小さく、支援90%では大動脈弓より遠位の全動脈が酸素飽和度100%に達した一方、支援が低下すると上半身の酸素化は低下し酸素飽和度は最低73%となり、塞栓輸送は起源と支援レベルに大きく依存して15 Fr・支援90%時の左心室由来で脳塞栓リスクが最大となり、カニューレ径は回路および大動脈壁由来塞栓の分布に影響した。
  • 結論として、混合域を有意に規定したのは支援レベルのみであり、これが心原性塞栓源からの塞栓化リスクと各動脈枝の酸素化を左右する一方、カニューレ径は酸素化への影響が限定的で非心原性（回路・大動脈壁）起源塞栓の分布を修飾するにとどまり、本知見はVA-ECMO管理の最適化に資する。

(094) Závodszky [2]

📕 書誌情報

Fractals and Chaos in the Hemodynamics of Intracranial Aneurysms.

Gábor Závodszky, Dániel Gyürki, György Károlyi, István Szikora, György Paál

Adv Neurobiol, 2024

  • Keywords: Cerebral aneurysm, Chaotic advection, Computational fluid dynamics, Fractals, Information dimension, Passive tracers

  • DOI: 10.1007/978-3-031-47606-8_20

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 0.721
    • Citation Percentile: 99.98 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤の血行力学におけるフラクタルとカオス

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、形成・病態および破裂リスクが流れに依存しうる脳動脈瘤に関して、動脈瘤性形態異常を有する脳血管領域における流れにより移流される微小粒子の挙動を解析し、フラクタルおよびカオスの枠組みで血行力学的特性を明らかにすることである。
  • 数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）に基づく脳血管内流れを対象に、動脈瘤による強い流れの擾乱下での粒子軌道を評価し、粒子軌道に現れるフラクタル構造を定量的手法で解析し、リアプノフ指数、エスケープ率（escape rate）、情報次元といったカオス指標を算出した。
  • その結果、動脈瘤性形態異常は流れ場をカオス的振る舞いへと駆動し、粒子軌道にフラクタル構造が形成され、その性質が上記のカオス的性質に基づく指標により測定可能であることを示した。
  • これらの知見に基づき、動脈瘤近傍の血管内におけるカオス的流れが本異常の病因および発生・進展に関与しうることを提案する。

(095) Borisov [3]

📕 書誌情報

Mathematical modeling in assessing the risk of restenosis after carotid endarterectomy.

V G Borisov, Yu N Zakharov, R A Vinogradov, V P Derbilova, N V Ivanova

Biomed Phys Eng Express, 2024 Mar 15

  • Keywords: CFD simulation, CTA based geometry, carotid endarterectomy, hemodynamic indices, restenosis risk

  • DOI: 10.1088/2057-1976/ad30cb

  • Article

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 1.943
    • Citation Percentile: 70.24

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💬 AI 翻訳タイトル

頸動脈内膜剥離術後再狭窄リスク評価における数理モデリング

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頸動脈内膜剥離術後の再狭窄リスクに関連する血行動態指標を多様な頸動脈分岐部モデル間で比較解析し、血管形状の仮想変更が指標最適化に及ぼす影響を検討することである。
  • CT血管造影（CTA）データに基づいて頸動脈分岐部モデルを構築し、計算流体力学（CFD）により壁面せん断応力などの血行動態指標の臨界領域を抽出して、異なるモデル群（正常、術後、仮想改変）間で比較した。
  • 臨界領域の平均指標は正常群に比べ術後群で5倍以上不良であった一方、分岐部近傍に限れば術後モデルで25%良好であり、さらに臨床的意義の小さいプラークを仮想的に除去すると当該部位で指標が最大40%悪化した。
  • 本手法は血行動態指標の臨界領域を定量的に構築・比較可能とし、血管形状の仮想手術による影響評価と術後モデルの臨界領域を成因の異なるサブゾーンに分割して解析する新規性を有し、頸動脈内膜剥離術後の再狭窄リスク評価に資する。

(096) Wu

📕 書誌情報

Classification and hemodynamic characteristics of delayed intracerebral hemorrhage following stent-assisted coil embolism in unruptured intracranial aneurysms.

Zeng-Bao Wu, Xue-Yan Wan, Ming-Hui Zhou, Yan-Chao Liu, Ali Abdi Maalim, Zhuang-Zhuang Miao, Xiao Guo, Ying Zeng, Pu Liao, Li-Ping Gao, Jian-Ping Xiang, Hua-Qiu Zhang, Kai Shu, Ting Lei, Ming-Xin Zhu

Front Neurol, 2024

  • Keywords: delayed intracerebral hemorrhage, endovascular treatment, hemodynamics, intracranial aneurysms, stent-assisted coil embolization

  • DOI: 10.3389/fneur.2024.1268433

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💬 AI 翻訳タイトル

未破裂頭蓋内動脈瘤に対するステント支援コイル塞栓術後の遅発性脳内出血の分類と血行力学的特性

💬 AI 要約

  • ステント支援コイル（SAC）塞栓術は未破裂頭蓋内動脈瘤（UIA）に広く用いられるが症候性の遅発性脳内出血（DICH）を来し得るため、本研究はSAC後DICHに関連する血行力学的危険因子を検討し、血行力学プロファイルに基づくDICH分類を確立することを目的とした。
  • 本後ろ向き研究では、当院で2021年1月から2022年1月に内頸動脈（ICA）に存在するUIAに対してSAC塞栓術を受けた患者のうち、術後にDICHを呈した8例とDICHを認めなかった16例のマッチド対照を対象とし、計算流体力学（CFD）により術前後の遠位脳動脈［内頸動脈終末部、前大脳動脈（ACA）、中大脳動脈（MCA）］の血行動態を評価した。
  • DICH関連動脈と非関連動脈（ACAまたはMCA）を区別して術後変化を比較し、ACAとMCAの術後流速変化の差を定量化する不均衡指数（imbalance index）で遠位動脈の血流分配を評価したところ、術後の流れの変化に基づき2型のDICHが同定され、type 1ではDICH関連動脈の平均流速増加率が非関連動脈より有意に低く（−47.25±3.88% vs 42.85±3.03%；p<0.001）、type 2では有意に高かった（110.58±9.42% vs 17.60±4.69%；p<0.001）。
  • 両タイプとも対照群より不均衡指数が高値であり、SAC後のDICHはDICH関連動脈の流速増加率の低下（type 1）または上昇（type 2）として表現され得て、遠位動脈における血流分配の不均衡がDICH発症の重要な要因であることが示唆された。

(097) Wiśniewski [8] ⭐

📕 書誌情報

Numerical flow experiment for assessing predictors for cerebrovascular accidents in patients with PHACES syndrome.

Karol Wiśniewski, Zbigniew Tyfa, Piotr Reorowicz, Michael G Brandel, Thomas Adel, Damian Obidowski, Krzysztof Jóźwik, Michael L Levy

Sci Rep, 2024 Mar 02

  • Keywords: Cerebrovascular accident, Computational fluid dynamics, PHACES syndrome, Predictors, Thrombogenic environment

  • DOI: 10.1038/s41598-024-55345-6

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💬 AI 翻訳タイトル

PHACES症候群患者における脳血管障害予測因子評価のための数値実験による血流解析

💬 AI 要約

  • PHACES症候群では脳血管障害（CVA）のリスクが高いが機序は未解明であり、本研究は動脈病変がCVAに寄与する役割と予測因子を検討することを目的とした。
  • Garzon基準（Garzon criteria）に基づきPHACES症候群が疑われた282例の臨床・放射線学的データを収集し、最終的にPHACES症候群20例を対象として、乳児血管腫などの臨床所見と磁気共鳴血管撮影（MRA）およびCT血管撮影（CTA）所見を評価し、さらに画像データに基づく流体-構造連成（FSI）法による患者固有の血流シミュレーションと統計解析を実施した。
  • 20例中6例にCVAを認め、低形成（p=0.03）、高度蛇行（p<0.01）、主要脳動脈の少なくとも1本の欠如（p<0.01）、および遺残動脈の存在（p=0.01）がCVAと有意に関連し、なかでも高度蛇行が最も強い予測因子であり、インシリコ解析では低形成と高度蛇行の併存が強い血栓形成性を有する血行動態環境をもたらすことが示された。
  • 以上より、高度蛇行と低形成の併存は血栓形成を促進する血行動態を形成するのに十分であり、PHACES患者におけるCVAの高リスク所見として考慮すべきである。

(098) Rossinelli [2]

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Large-scale in-silico analysis of CSF dynamics within the subarachnoid space of the optic nerve.

Diego Rossinelli, Gilles Fourestey, Hanspeter Esriel Killer, Albert Neutzner, Gianluca Iaccarino, Luca Remonda, Jatta Berberat

Fluids Barriers CNS, 2024 Feb 28

  • Keywords: Cerebrospinal fluid, Computational fluid dynamics, Dispersion, Homeostasis, Idiopathic intracranial hypertension, Intracranial pressure, Normal-Tension Glaucoma, Optic nerve, Optic nerve compartment syndrome, Subarachnoid space

  • DOI: 10.1186/s12987-024-00518-8

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💬 AI 翻訳タイトル

視神経くも膜下腔における脳脊髄液動態の大規模インシリコ解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、微小で複雑な視神経くも膜下腔（optic nerve subarachnoid space; ONSAS）における脳脊髄液（CSF）動態と、その構造変化に対する応答を、第一原理に基づくスーパーコンピュータ計算により解明することである。
  • 大規模計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）により高次精度の直接数値計算（direct numerical simulation; DNS）を1.625 μm/ピクセルの解像度で実施し、CSF圧力勾配（CSF pressure gradient; CSFPG）と壁面ひずみ速度（溶質の物質移動の定量的指標）を指標として微細形態の改変の影響を評価し、0.37–0.67 Pa/mmの静水圧勾配で生理的流速0.5 mm/sを再現するとともに、微細構造を欠く形状など他形状との比較を行った。
  • その結果、一定体積流量では圧力勾配とCSF到達可能体積の関係は指数関数で良好に表され、ONSASの微細構造は他の幾何形状より優れた物質移動性能を示し、微細構造を欠く場合は表面積が約3分の1、物質移動率が17分の1に低下し、特に小梁（trabeculae）が物質移動に重要であった；さらに、全長4 cmで0.1–0.2 mmHgの圧力降下があればCSFを持続的に駆動できる一方、低い水力抵抗にもかかわらず流速の不均一性が停滞リスクを生じ、形態改変はCSF体積と排出能の直接的関係を示した。
  • 結論として、検討した病的形態改変と比較して原型のONSASアーキテクチャは広い圧力勾配および流量範囲で最大の物質移動を達成するよう最適化されていると考えられ、特に小梁構造の寄与が大きく、これらの知見は視神経コンパートメント症候群におけるCSF流不足に伴う障害の病態生理の理解に資する可能性がある。

(099) Wang [2]

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Effect of Siphon Morphology on the Risk of C7 Segment Aneurysm Formation : A Case-control CFD Study.

Ying Wang, Bo Chen, Laixin Song, Yuzhe Li, Ming Xu, Tianxiang Huang, Feiyue Zeng

Clin Neuroradiol, 2024 Jun

  • Keywords: Aneurysm formation, Carotid siphon, Computational fluid mechanics, Hemodynamics, Morphological parameters

  • DOI: 10.1007/s00062-024-01394-3

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💬 AI 翻訳タイトル

内頸動脈サイフォン形態がC7セグメント動脈瘤形成リスクに及ぼす影響：症例対照数値流体力学（CFD）研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、内頸動脈サイフォンの形態計測学的特徴と、C7セグメントにおける動脈瘤形成に影響しうる潜在的な血行力学的機序を検討することである。
  • 2019〜2021年に湘雅病院で診断されたC7動脈瘤患者32例と傾向スコアマッチングにより選定した対照32例を対象に、CTアンギオグラフィ（CTA）画像から形態学的指標を測定し、臨床データと統合して簡略化した内頸動脈サイフォンモデルを構築し、数値流体力学（CFD）解析を実施した。
  • C7動脈瘤の存在はC4–C6屈曲部の高さと有意に関連し（オッズ比0.028、95%信頼区間0.003–0.201、P<0.001）、動脈瘤群では対照群に比べてC4–C6屈曲部の高さが有意に低く、CFD解析ではより短いC4–C6屈曲がC7セグメントでの血流速度および圧力の上昇をもたらした。
  • より短いC4–C6屈曲はC7セグメント遠位側の動脈瘤形成と関連し、この関連の背景には精緻な血行力学的機序が存在する可能性が示唆された。

(100) Ngwenya [4]

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Influence of vortical structures on fibrin clot formation in cerebral aneurysms: A two-dimensional computational study.

Tinashe Ngwenya, Divan Grundlingh, Malebogo N Ngoepe

J Biomech, 2024 Mar

💬 AI 翻訳タイトル

渦構造が脳動脈瘤におけるフィブリン血栓形成に及ぼす影響：二次元計算的研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、従来のインシリコ凝固モデルでは十分に解明されていない、脳動脈瘤内の渦構造がフィブリン血栓形成に及ぼす役割を、流れ–凝固相互作用の観点から明確化することである。
  • 数値流体力学(CFD)、生化学反応モデル、および空隙率(porosity)・浸透率(permeability)・拡散係数(diffusivity)を可変とする設定を組み合わせた理想化二次元インシリコモデルを構築し、5種類の幾何形状に対して少なくとも1000 sのフィブリン血栓成長を、プラグ流(plug flow)および拍動流条件で計算し、文献報告の実験結果と比較した。
  • 生化学過程の数値解は血行力学解よりメッシュサイズに敏感で、拍動流では時間刻みを大きくすると血栓サイズを過大評価し、可変拡散係数の採用により予測血栓サイズは一定拡散係数の場合より25.4%小さく、さらに拍動流の予測血栓サイズはプラグ流より14.6%大きく、プラグ流と拍動流で渦モードが異なり、拍動流では主渦が小さく成長血栓を攪乱しにくい中間的な小渦が現れ、これらの小渦は形状を越えてフィブリン血栓の進展を支持した。
  • 本モデルは、動脈瘤嚢内でのフィブリン血栓の成長が渦構造を変化させ、その変化した流れがさらに血栓成長を規定するという双方向フィードバックを明確に示し、脳動脈瘤における血栓化を利用した治療戦略の計算予測に重要な知見を提供する。

(101) Ganjkhanlou [1]

📕 書誌情報

Hemodynamic Study of Cerebral Arteriovenous Malformation: Newtonian and Non-Newtonian Blood Flow.

Mohammad Reza Ganjkhanlou, Azadeh Shahidian, Mohammad Reza Shahmohammadi

World Neurosurg, 2024 May

  • Keywords: Angiographic images, Arteriovenous malformation, Draining veins, Embolization, Feeding artery

  • DOI: 10.1016/j.wneu.2024.01.159

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    • FWCI: 0.573
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💬 AI 翻訳タイトル

脳動静脈奇形の血行力学的研究：ニュートン流体および非ニュートン流体モデルによる血流解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者固有のCTアンギオグラフィ（CTA）に基づく幾何を用い、塞栓術によるナイダス（nidus）の段階的閉塞過程における脳動静脈奇形（AVM）の血行力学変化を、ニュートン流体モデルと非ニュートン流体モデルで比較検討することである。
  • 2例のCTAデータからMimicsソフトウェアで血管幾何を抽出し、COMSOL Multiphysics（商用のCFD（computational fluid dynamics）ソフトウェア）を用いてナビエ–ストークス方程式および連続の式を有限要素法で解き、ニュートン/非ニュートンの両モデルで血流を数値解析し、流入動脈および流出静脈の実測流量データならびに時系列アンギオグラフィ画像で検証したうえで、ナイダス閉塞率0%、30%、50%、90%における圧力分布と各部位の血流速度を比較した。
  • 解析の結果、ナイダスの閉塞率が増加するにつれて系内血圧は上昇し、特に小口径血管（ナイダス内など）においてはニュートンモデルと非ニュートンモデルの血流速度予測に有意な差異が認められた。
  • 以上より、閉塞度の増加に伴う血圧上昇は血液供給過程の改善に寄与しうることが示され、また小口径血管でニュートン/非ニュートンの差が顕著であることから、30%、50%、90%の閉塞条件では非ニュートン流体モデルによるシミュレーションを実施すべきである。

(102) Ren [3]

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Hemodynamic study on the therapeutic effects of varying diameter embolic coils in the treatment of intracranial aneurysms.

Xiaoyu Ren, Haoran Li, Kaihang Xu, Zhongkai Li, Bin Gao, Wangsheng Lu, Guangming Yang, Yunjie Wang, Yin Yin, Tao Chen

Int J Numer Method Biomed Eng, 2024 Mar

  • Keywords: coil embolization, computational fluid dynamics, finite element method, hemodynamics, intracranial aneurysms

  • DOI: 10.1002/cnm.3807

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💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤治療における塞栓コイル径の違いが血行力学に及ぼす治療効果の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈瘤コイル塞栓術においてコイル径の違いが術後の瘤内血行力学および治療効果指標に与える影響を、瘤形態（分岐部型と側壁型）の違いを踏まえて明らかにすることである。
  • 分岐部動脈瘤3例と側壁型動脈瘤3例の患者固有幾何学モデルを用い、コイル径を0.8D、1.0D、1.2D、1.4Dに変更した4種類のコイルモデルで有限要素法により塞栓を模擬し、その後計算流体力学（CFD）により瘤内血流を解析して、速度低下、壁せん断応力（WSS）、低WSS（LWSS）領域率、振動せん断指数（OSI）、相対滞留時間（RRT）、および残留流動体積（residual flow volume; RFV）を評価した。
  • ピーク時刻（t=0.17 s）では、分岐部動脈瘤においてコイル径の増大とともに低WSS領域率が増加し（0.8D: 71.28±12.62%、1.0D: 74.97±19.17%、1.2D: 78.88±18.56%、1.4D: 84.00±11.53%）、高OSI領域率は減少し（0.8D: 4.41±2.82%、1.0D: 3.78±3.33%、1.2D: 2.28±1.77%、1.4D: 1.58±1.11%）、高RRT領域率は増加し（0.8D: 3.40±1.68%、1.0D: 7.67±4.12%、1.2D: 9.84±9.50%、1.4D: 22.29±14.28%）、さらに1.4DコイルでRFV（<10 mm/s）が最大となった一方、側壁型動脈瘤ではこれらの系統的傾向は認められなかった。
  • 以上より、コイル径の選択は瘤内血行力学環境を形態依存的に変化させ、特に分岐部動脈瘤では大径コイルが血流抑制を示す指標の改善につながる一方、側壁型動脈瘤ではコイル径と塞栓効果との関連は有意でなく、瘤形態に応じた最適コイル径選択の重要性を示唆する。

(103) Martin [6] ⭐

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Hemodynamic factors of spontaneous vertebral artery dissecting aneurysms assessed with numerical and deep learning algorithms: Role of blood pressure and asymmetry.

Tristan Martin, Gilles El Hage, Chiraz Chaalala, Jean-Baptiste Peeters, Michel W Bojanowski

Neurochirurgie, 2024 May

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Dissecting aneurysm, Hypertension, Recurrent neural network, Vertebral artery, Wall shear stress

  • DOI: 10.1016/j.neuchi.2023.101519

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    • Cited by: 6
    • FWCI: 3.436 ⭐
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💬 AI 翻訳タイトル

数値解析および深層学習アルゴリズムで評価した特発性椎骨動脈解離性動脈瘤の血行動態因子：血圧と左右非対称性の役割

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、特発性椎骨動脈解離性動脈瘤（SVADA）の形成に寄与する血行動態学的因子を、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）と深層学習を用いて解明し、とくに血圧および左右非対称性の役割を検討することである。
  • 患者画像を入力としてSVADAの有無の椎骨脳底動脈（vertebrobasilar）系を再構築する独自ソフトウェアを開発し3例に適用、有限体積法ソルバー（OpenFOAM/Helyx OS）でナビエ–ストークス方程式を解いて血流動態を算出するとともに、CFDで得た流線（streamlines）を学習するニューラル常微分方程式（neural ordinary differential equation; NODE）を訓練して動脈瘤形成時の流れベクトル場を再現した。
  • 3例すべてで、特定の高さにおける両側椎骨動脈の血圧分布の均衡点が将来のSVADA発生部位を正確に示唆し、優位側椎骨動脈が存在した2例では対側より低圧であった優位側に解離が生じ、動脈瘤嚢では壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）および速度の低下と乱流の増大、境界での高いWSS勾配が観察され、さらにNODEはCFD流線を学習して動脈瘤形成時の流れベクトル場を有意義に予測した。
  • 将来のSVADA部位およびその近位における椎骨脳底動脈系の血圧分布の左右非対称性は発生位置の予測指標となり得て、深層学習による血流モデリングは計算負荷の高いCFDの代替となる可能性を有し、臨床応用が期待される。

(104) Korte [4]

📕 書誌情報

Multi-Dimensional Modeling of Cerebral Hemodynamics: A Systematic Review.

Jana Korte, Ehlar Sophie Klopp, Philipp Berg

Bioengineering (Basel), 2024 Jan 11

  • Keywords: 0D modeling, 1D modeling, 3D modeling, brain-supplying arteries, circle of Willis, computational fluid dynamics, intracranial aneurysm, medical imaging, multi-scale coupling

  • DOI: 10.3390/bioengineering11010072

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    • Cited by: 4
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💬 AI 翻訳タイトル

脳血行動態の多次元モデリング：システマティックレビュー

💬 AI 要約

  • 本レビューの目的は、ウィリス動脈輪（Circle of Willis）を中心とする脳血行動態の評価に用いられる多次元インシリコ手法を体系的に概観し、0D・1D・3D各スケールおよびそれらのマルチスケール結合モデルの生理学的妥当性と臨床適用性を比較検討することである。
  • 我々は、医用画像、数値モデル、文献に基づく仮定、健常者の計測から得られる患者固有または代表的入力データに基づく研究を抽出し、0D、1D、3Dモデルとそれらのマルチスケール結合（multi-scale coupling）を整理・評価した。
  • レビューの結果、最も生理学的妥当性が高いのは0D–1D–3Dを統合したマルチスケール手法であったが適用性は低く、3Dシミュレーションは計算コストが高いため関心領域（ROI）のみに詳細解析を限定することで負荷軽減が可能であり、患者固有の境界条件を確立するための医用画像が乏しい状況では低次元モデルが周辺血行動態の現実的模倣に有用である一方、マルチスケール結合自体も計算負荷が大きいことが示された。
  • 結論として、0D–1D–3Dのマルチスケールアプローチが最も現実的な出力を与える一方で実装容易性に乏しく、現実性と計算効率のバランスを考慮すると1D–3Dのマルチスケールモデルが有望な折衷案である。

(105) Liao [1]

📕 書誌情報

Determination of Significant Three-Dimensional Hemodynamic Features for Postembolization Recanalization in Cerebral Aneurysms Through Explainable Artificial Intelligence.

Jing Liao, Kouichi Misaki, Tekehiro Uno, Kazuya Futami, Mitsutoshi Nakada, Jiro Sakamoto

World Neurosurg, 2024 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

説明可能な人工知能（XAI）を用いた脳動脈瘤コイル塞栓術後再開通に関連する重要な三次元血行動態特徴の同定

💬 AI 要約

  • 従来の統計学的手法や機械学習では初期の特徴選択で重要因子を見落としうるという課題に対し，本研究は，説明可能な人工知能（XAI）を介して，コイル塞栓術後の脳動脈瘤再開通に関与する重要な三次元血行動態特徴を自動的に同定し，予測精度と解釈可能性を高めることを目的とした。
  • 計算流体力学（CFD）で構築したコイル留置前（precoiling）およびコイル留置後（postcoiling）モデル58例を対象に，速度・圧力・壁面せん断応力を三次元空間的特徴として取り込み，PointNetベースの深層ニューラルネットワーク（DNN）で再開通を予測し，サリエンシーマッピング（saliency mapping）により寄与領域を可視化するとともに，統計解析のP値およびROC/Precision–Recall（PR）曲線のAUCで性能評価を行った。
  • 統計解析で最小のP値を示し，DNNでもROC曲線およびPR曲線のAUCが最大であったことから，速度が最も重要なパラメータと判定され，さらにXAIによる可視化では，コイル留置前モデルにおける強い流入ジェット領域（injection flow zones）と顕著な衝突点（impingement points），ならびに流体力学的場とコイリング平面（coiling plane）の顕著な相互作用が，再開通動脈瘤の同定に資する重要な三次元特徴として抽出された。
  • DNNとXAIの組み合わせは，術後再開通の高精度かつ説明可能な予測を可能にするだけでなく，これまで未知であった特徴の発見にも寄与し，臨床意思決定を支援しうる有望なアプローチであることが示された。

(106) 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解析—時空間的特性の検討—

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、コイル塞栓術後の脳動脈瘤再開通を予測する上で、血行力学的パラメータの時空間的定義の違いが予測性能に与える影響を評価することである。
  • 65例66病変を対象に計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）により血行動態を数値解析し、術前モデルで2種類、仮想術後コイル留置モデル（virtual post‑coiling model: VM）で5種類のパラメータに対して14通りの時空間定義を適用して合計91個の時空間的血行力学特徴量を導出し、単変量予測子（UP）および多変量ロジスティック回帰（logistic regression: LR）モデルを構築して、受信者動作特性曲線下面積（AUROC）と適合率–再現率曲線下面積（AUPRC）で性能評価を行った。
  • 個々の時空間的特徴量のAUROCは0.224〜0.747と幅広く、同一パラメータ由来であっても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が0.747/0.385、最適カットオフにおける感度/特異度は0.889/0.614であり、さらにLRモデルはAUROC/AUPRCを0.890/0.903に高め、感度/特異度0.719/0.877を示してUPを上回った。
  • 以上より、血行力学的パラメータの空間的・時間的特性は予測モデル構築に大きく影響し、時空間的特徴量に基づくLRモデルは侵襲的手技を要することなくコイル塞栓術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。

(107) Gaidzik [2]

📕 書誌情報

Image-based hemodynamic simulations for intracranial aneurysms: the impact of complex vasculature.

Franziska Gaidzik, Jana Korte, Sylvia Saalfeld, Gábor Janiga, Philipp Berg

Int J Comput Assist Radiol Surg, 2024 Apr

  • Keywords: Circle of Willis, Computational fluid dynamics, Hemodynamics, Intracranial aneurysms, Segmentation

  • DOI: 10.1007/s11548-023-03045-3

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 1.145
    • Citation Percentile: 67.90

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤に対する画像ベース血行動態シミュレーション：複雑な血管構築の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、被験者特異的な複雑血管モデルを用いて、脳動脈瘤（IA）の血管内および瘤内血流に対する血管網の複雑性の影響を定量的に検証することである。
  • 7テスラMRIで取得した被験者特異的ウィリス動脈輪モデル（3流入・60流出）を高精度にセグメンテーションし、10流出のトリミング版も作成したうえで、両モデルに2例の患者特異的IAを付加して計4症例の画像ベース血流シミュレーションを実施し、時間平均速度および中心線速度を比較するとともに、瘤内評価として壁面せん断応力（WSS）と頸部流入量（NIR）を解析した。
  • 複雑モデルでは大半の領域で流速が低下する一方、左中大脳動脈で0.5 m/s、左後大脳動脈で0.25 m/sといった局所でトリミング版より高流速が観察され、中心線上の速度差は最大0.15 m/sに達し、さらにIA-AではNIRとWSSが低下（δNIRmean = −0.07 ml/s、左後大脳動脈（PCA.l）δWSSmean = −0.05 Pa）、IA-Bでは増加（δNIRmean = 0.04 ml/s、PCA.l δWSSmean = 0.07 Pa）した。
  • 流れ場分布の大きさと形状はいずれもモデルの複雑性に依存し、大きさは血管系のグローバルなモデルに、形状は局所形態に主として規定され、瘤内血流は血管樹内での位置にも強く依存することから、現実的な血行動態評価および破裂リスク解析には複雑幾何のモデルが不可欠であることを示した。

(108) Yin [4]

📕 書誌情報

CT-derived fractional flow reserve in intracranial arterial stenosis: A pilot study based on computational fluid dynamics.

Zhuhao Yin, Changsheng Zhou, Jian Guo, Yuan Wei, Yifei Ma, Fan Zhou, Wusheng Zhu, Long Jiang Zhang

Eur J Radiol, 2024 Feb

  • Keywords: CT-derived fractional flow reserve, Computational fluid dynamic, Hemodynamics, Intracranial atherosclerotic stenosis

  • DOI: 10.1016/j.ejrad.2024.111285

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    • Cited by: 4
    • FWCI: 2.591
    • Citation Percentile: 100.00 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈狭窄におけるCT由来fractional flow reserve（CT-FFR）：計算流体力学（CFD）に基づくパイロット研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈狭窄（ICAS）における機能的評価にCT由来のfractional flow reserve（CT-FFR）を適用することの実現可能性を検証し、侵襲的FFRを基準として最適なCT-FFR測定位置を探索することである。
  • 中等度〜高度（≥50%）のICASを有し、ガイドワイヤを用いた圧測定と術前の頭部CT血管撮影（CTA）を受けた19例（平均58.6±1.9歳、男性13例）を後ろ向きに登録し、狭窄末端（D0）、狭窄遠位1 cm（D1）、遠位2 cm（D2）におけるCT-FFRを算出し、侵襲的FFR≤0.80または0.75を血行動態的有意と定義してROC解析（AUC）および測定者内・測定者間一致（ICC）を評価した。
  • CT-FFR測定は高い再現性を示し（ICC 0.930–0.992）、D1での診断性能が最良でAUC 1.000（95%CI 0.824–1.000）を示し、FFR≤0.80の検出に対するCT-FFRD1≤0.80の感度0.94（95%CI 0.68–1.00）、特異度1.00（95%CI 0.31–1.00）、AUC 0.969（95%CI 0.772–1.000）であり、FFR≤0.75の識別でもAUC 0.964を示し、さらにCT-FFRD1とFFRの相関（r=0.915, p<0.001）およびBland–Altmanでの一致（平均差0.02、95%一致限界−0.16〜0.19）も最も良好であった。
  • 以上より、狭窄遠位1 cmで測定した脳内CT-FFRは侵襲的FFRと最も整合し、頭蓋内動脈狭窄の機能的意義評価における有望な臨床応用可能性を示す。

(109) 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誤差要因としての標準化された粘度

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤に対する計算流体力学（CFD）解析において、ヘマトクリット値から導出した患者特異的血液粘度ではなく標準化された粘度値を用いることが、血行動態指標の推定にどの程度の誤差を生じさせるかを定量化し、患者特異的粘度導入の必要性を検証することである。
  • 患者特異的境界条件を用いて41例の脳動脈瘤について各々2条件（ヘマトクリット由来の患者特異的血液粘度 vs 一律の標準粘度）でCFDシミュレーションを実施し、壁面せん断応力（WSS）、壁面せん断応力勾配（WSSG）、振動性せん断指数（OSI）の時間平均マップに対する差を対応のあるt検定で評価、コホート全体の変化をBland-Altman解析で検討し、さらに標準値より粘度が高い群と低い群の間で各指標の変化率を対応のないt検定で比較し、粘度変化の方向・大きさ、動脈瘤サイズおよび部位との相関も解析した（有意水準はボンフェローニ補正後0.0167）。
  • その結果、患者特異的粘度と標準粘度の比較で、WSS、WSSG、OSIにおいてそれぞれ63.2%、41.5%、48.7%の症例で統計学的有意差が認められた一方、標準値より高粘度群と低粘度群の間で各指標の変化率に有意差はなく、粘度上昇が各指標の増減いずれも引き起こし得ること、研究全体としてWSS、WSSG、OSIのいずれにも方向性のある系統誤差は認められないこと、ならびに粘度の変化率と各指標の変化率との間に有意な相関がないことが示された。
  • 以上より、脳動脈瘤のCFDにおける粘度の標準化はWSS、WSSG、OSIの推定に大きく予測困難な影響を及ぼし、事後的な補正は実質的に不可能であるため、全ての脳動脈瘤CFD解析においてヘマトクリットに基づく患者特異的血液粘度の採用を推奨する。

(110) 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

  • OpenAlex

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

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💬 AI 翻訳タイトル

動脈瘤側動脈と非動脈瘤側動脈における血行動態パラメータの複合的影響の比較による傍床突起部動脈瘤形成の検討

💬 AI 要約

  • 本研究は、動脈瘤を形成する側と形成しない側の内頸動脈を比較することで、壁面せん断応力（WSS）およびひずみといった血行動態パラメータが傍床突起部動脈瘤形成に及ぼす影響を検討することを目的とした。
  • 片側の傍床突起部内頸動脈瘤を有する58例を対象に、磁気共鳴血管撮影（MRA）に基づき左右の内頸動脈（ICA）を再構築し、瘤側は瘤を仮想的に除去したモデルを動脈瘤側動脈、反対側を非動脈瘤側動脈と定義して、両者に対して計算流体力学（CFD）および流体–構造連成（FSI）解析を行い、高WSSおよび高ひずみ領域と瘤形成部位との関係を評価した。
  • 動脈瘤側動脈では高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、高WSSと高ひずみの位置の間にも顕著な相関が認められた一方、非動脈瘤側動脈では高い血行動態パラメータと瘤形成との間に有意な関係は認められなかった。
  • これらの所見は、頭蓋内動脈瘤の形成機序の理解に資するものであり、さらなる関連研究を促進する可能性がある。

(111) 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

心停止例に対するTotal Cavopulmonary Connection併用左心補助人工心臓植込み

💬 AI 要約

  • 本報告の目的は、劇症型リンパ球性心筋炎により不可逆的な重篤心筋障害と心停止に至った症例に対し、左心補助人工心臓（LVAD）植込みに適合する体静脈-肺動脈接続の最適構成を、CFD（computational fluid dynamics）に基づく血流力学解析で同定したうえで提示することであった。
  • 単一症例を対象に、心外導管型Total Cavopulmonary Connection（EC‑TCPC）、Glenn手術（Glenn procedure）、古典的Fontan手術（classic Fontan procedure）の三者についてCFD血流解析を実施し、ヘモダイナミクスの性能を比較した後、選択術式でLVAD植込みと循環再建を施行した。
  • 解析ではEC‑TCPCが他の二術式に比して最良の血行動態性能を示し、これに基づきEC‑TCPCを選択してLVAD植込みを行い、手術は成功した。
  • 本症例は、機械的循環補助の適用が困難な心筋炎関連心停止例において、CFDによる術式評価が外科的意思決定を支援し得ること、ならびにEC‑TCPCが有望な選択肢となり得ることを示唆した。

(112) 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

頸動脈ウェブの存在部位による頸動脈血行動態への影響：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、頸動脈内の異なる部位に存在する頸動脈ウェブ（carotid web, CW）の血行動態への影響を明らかにし、虚血性脳卒中との関連機序を解明する手掛かりを得ることである。
  • CTアンギオグラフィ（CTA）データセットから8例の健常頸動脈をもとに、(A) 総頸動脈、(B) 内頸動脈起始部、(C) 頸動脈洞にCWを配置した3種の幾何モデルを再構築し、時間平均壁面せん断応力（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）を算出するとともに、血栓成長モデルを統合した数値流体力学（CFD）解析により長期的な血栓形成を評価した。
  • 結果として、モデルAではらせん流がみられ、モデルBおよびCでは頸動脈洞で擾乱した流れが生じ、再循環域はAおよびBで主としてCW下流、Cでは上下流の双方に形成された；モデルAは全体のTAWSSが高く、TAWSS < 0.4 Paの領域割合が最小（7.78 ± 8.35%）であったのに対し、モデルCは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%と拡大し、血栓体積も最大（7.20 ± 3.95%）であった。
  • 結論として、CWsは総頸動脈に位置する場合は血行動態への影響が比較的小さい一方で流体抵抗を増大させ遠位分枝の虚血を惹起し得ること、総頸動脈および内頸動脈起始部では主として下流側、頸動脈洞では上下流の双方で血栓形成を促進すること、そして内頸動脈起始部のCWが最も強い流れの擾乱と血栓凝集を来し遠位脳動脈の虚血性脳卒中リスクを高め得ることを示し、血栓成長モデルを組み込んだCFDによってCWの部位依存的なリスク層別化に資する新たな知見を提供した。

(113) Valeti [12]

📕 書誌情報

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

  • OpenAlex

    • 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（MCA）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）が血行力学パラメータに及ぼす影響を明らかにし、破裂リスク評価に資する指標を探索することである。
  • 26例のMCA動脈瘤データから三つの代表的サイズを選定し、類似解剖学形状における成長3段階を仮定して、患者固有の境界条件下で数値シミュレーションによる血行力学解析を行い、アスペクト比の異なる各段階間で指標を比較した。
  • その結果、アスペクト比が高い動脈瘤では時間平均壁せん断応力（TAWSS）および空間的壁せん断応力勾配（WSSG）が低下し、一方で小型のMCA動脈瘤では正の壁せん断応力発散（WSSD）が高値で、動脈壁の伸張に伴う張力性を示した。
  • 以上より、正の壁せん断応力発散（positive wall shear stress divergence: PWSSD）は動脈瘤の成長評価に有望なバイオマーカーとなり得ることが示され、アスペクト比と血行力学の関連が臨床的意思決定に有用な知見を提供することが示唆された。

(114) 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

数値流体力学を用いた多発性頭蓋内動脈瘤閉塞後の血行力学変化の定量的評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、多発性頭蓋内動脈瘤(MIA)症例において、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力学に及ぼす影響を定量化し、これらの動脈瘤に対する治療順序の検討に資する知見を得ることである。
  • 9例の患者固有血管形状モデルを対象に、1次元-3次元連成の数値流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)モデルを用いて各種仮想閉塞シナリオを設定し、流れ場および血管壁圧を算出した。
  • ICA動脈瘤閉塞後にはMCAおよび前大脳動脈(ACA)の圧力が上昇した一方、MCA動脈瘤閉塞後のICA圧はほとんど変化せず、MCA動脈瘤の大きさの違いもICAおよびACAの圧力にほぼ影響を与えなかった; さらに、小型動脈瘤ではICA動脈瘤サイズが小さくなるほどACAおよびMCAの圧力が上昇し、ICAの大型動脈瘤を閉塞しても中等大動脈瘤閉塞時とほぼ同程度の影響にとどまった。
  • これらの所見は、患者要因や動脈瘤特性から治療順序を決めがたい場合、血行力学的観点からMCA動脈瘤を優先して治療すべきことを示唆し、1次元-3次元連成CFDによる系統的評価が治療戦略選択に定量的根拠を提供し得ることを示す。

(115) 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

  • OpenAlex

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

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💬 AI 翻訳タイトル

内側境界域梗塞と皮質境界域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）による検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、症候性中大脳動脈M1部の頭蓋内動脈硬化性狭窄（ICAS）に合併する内側境界域梗塞（internal borderzone; IBZ）と皮質境界域梗塞（cortical borderzone; CBZ）で脳血行動態が異なるか、ならびにこれが早期再発リスクにどう関連するかを、CTアンギオグラフィーに基づく計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）で算出した病変通過圧比（狭窄後圧／狭窄前圧；pressure ratio［PR］）を用いて検証することである。
  • 50–99%の中大脳動脈M1部狭窄を有し拡散強調画像（diffusion-weighted imaging; DWI）で急性境界域梗塞を示した84例を、孤立性IBZ（n=37）、孤立性CBZ（n=31）、IBZ+CBZ（n=16）に分類し、CTアンギオグラフィーに基づくCFDモデルからMCA-M1病変のPRを定量した。
  • IBZ例は非IBZ例に比べてPR低値（順行性血流障害を示唆）を示す頻度が高く（p=0.012）、CBZ例は併存する小皮質梗塞（塞栓機序を示唆）を伴う頻度が高かった（p=0.004）；また孤立性IBZ/CBZ群に限定すると、PR低値は孤立性IBZと独立に関連した（調整オッズ比4.223、p=0.026）。
  • 現行の内科的治療下では、孤立性IBZは孤立性CBZに比べて同領域虚血性脳卒中の3カ月以内再発リスクが高い一方（17.9%対0.0%、ログランクp=0.023）、1年時点のリスクは同程度であり、CTAベースのCFDで得られるPRは機序の層別化と短期リスク予測に有用な指標となり得る。

(116) 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

経路長補正を用いた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、インターベンション現場での2次元血管造影パラメトリックイメージング(2D-API)が抱える血管重なり、短縮(foreshortening)、深さ方向の運動の積分といった制約を克服するために、経路長補正(パス長補正)指標を用いて3Dの造影剤流れを投影流れへ変換する効果を、取得ばらつきを排した計算流体力学(CFD)ベースのシミュレーション枠組みで検証することである。
  • 患者特異的脳動脈瘤4例のインシリコ造影に対し、CFDで得た基準(ground truth)の体積的造影分布からコーンビーム幾何のバイプレーン投影を生成し、Parker重み付け再構成で3D血管二値像を得たのち、焦点から検出器面へのレイトレーシングにより各線束の管腔通過長を算出して経路長補正マップ(各画素強度が線源–検出器線に沿った血管幅に相当)を作成し、投影系列を当該マップで除算して経路長補正付き2Dインシリコ造影を作成したうえで、真値3Dデータのボクセル単位APIと補正の有無それぞれの2Dピクセル単位APIを動脈瘤ROI内で比較し、各APIバイオマーカーのパーセンテージ差(PD)を算出した。
  • 強度ベースのAPI指標である曲線下面積(AUC)およびピーク高(PH)は補正後に量的・空間的分布が顕著に改善し、各血管形状内の注入造影剤の質量保存を適切に反映するとともに動脈瘤ROI内の停滞・再循環領域を正確に示し、バイプレーン間の整合性は補正ありで最大PD 3.3%に対し補正なしで47.7%となり、さらにROI平均の3D真値との整合性も向上してAUCおよびPHの最大PDは5.8%であった一方、平均通過時間(MTT)、ピーク到達時間(TTP)、到達時間(TTA)などの時間指標は補正の影響を受けなかった。
  • 以上より、経路長補正を用いない従来の2D-APIの強度ベース指標は投影方向に大きく依存するため血行動態解析には不適であり、提案する補正指標は投影方向に依存しない2D-API由来バイオマーカーの標準化を可能にして2D-DSA全般の診断的価値を高め、脳血管手技中の2D空間でのバイオマーカー解釈および診断精度の向上に資する可能性が示唆された。

(117) 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評価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、脳灌流調節の理解に資するため、安静・高二酸化炭素血症（hypercapnia）・運動負荷の各条件において、経頭蓋ドプラ法（TCD）で得られる速度波形指標と、流量保存条件を課した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検証することである。
  • 健常成人12例に対し3テスラ磁気共鳴血管撮影を施行し、中大脳動脈（MCA）の速度波形をTCDで記録するとともに、内頚動脈（ICA）および椎骨動脈（VA）の径と速度をデュプレックス超音波で測定して各条件の脳内流入量を算出し、各条件ごとにCFDモデルを構築してTCDの測定部位に一致する部位から速度波形指標を抽出した。
  • 各刺激は全例で心肺指標に有意な変化を惹起し、絶対的な血流速度はTCDの方がCFDより有意に高く（P<0.001–0.004）、条件間で両者の絶対値の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）。
  • 結論として、TCDと被験者特異的3D CFDの間で絶対速度は一致しない一方、安静基準からの収縮期および時間平均速度の変化という相対指標は整合しており、両手法は生理学的負荷に対する脳血流動態の変調を捉える上で相補的に用いうることを実証した。

(118) 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

  • Article

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    • Cited by: 5
    • FWCI: 1.363
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内アテローム硬化性疾患の血行動態的意義と同側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、症候性頭蓋内アテローム硬化性疾患（sICAD）病変の血行動態特性と、同側半球における脳小血管病（CSVD）の画像マーカーおよびCSVD総負荷との関連を検討することである。
  • 前方循環のsICAD（狭窄率50–99%）112例を対象とした横断研究において、CT血管造影（CTA）に基づく計算流体力学（CFD）により病変通過圧比（translesional pressure ratio; PR＝狭窄後/狭窄前）および壁面せん断応力比（wall shear stress ratio; WSSR＝狭窄最狭部/狭窄前）を算出し、PR低値（中央値以下）およびWSSR高値（第4四分位以上）を「異常」と定義したうえで、MRIで評価した白質高信号（WMH）、ラクナ、皮質微小梗塞（CMI）から構成される同側・対側のCSVD総負荷との関連を一次解析で、拡大血管周囲腔（EPVS）と微小出血（CMB）を二次解析で検討した。
  • 112例では、sICAD同側半球で対側よりもWMHの重症度、ラクナおよびCMIが有意に多くCSVD総負荷も高く（すべてp<0.05）、さらにPR低値およびWSSR高値は同側の中等度～重度WMH（調整オッズ比=10.12, p=0.018）、CMI存在（5.25, p=0.003）、中等度～重度のCSVD総負荷（12.55, p=0.033）と独立に関連した一方、EPVSとCMBは左右で差がなく血行動態指標との関連も認めなかった。
  • sICADに対して同側半球では対側よりWMHおよびCMIがより重症であり、sICAD病変の血行動態的意義は同側のWMHおよびCMIの重症度と独立に関連することが示された。

(119) 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

  • Article

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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

脳動脈瘤における破裂前後の血行動態および形態の差異

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、破裂前後の3D画像データに基づき、破裂後の形態変化およびそれに起因する血行動態変化を明らかにすることである。
  • 観察期間中に破裂した21例（21患者）の脳動脈瘤について、破裂前後の血管造影像から瘤および親血管の3D形状を再構築し、数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）解析により血流をシミュレーションして、形態指標と血行動態指標（正規化壁面せん断応力［NWSS］など）を破裂前後で算出・比較した。
  • 形態学的には高さ、アスペクト比、動脈瘤体積、うねり指数（undulation index）が破裂後に統計学的に有意に増加し、血行動態学的には平均NWSSが有意に低下し（最大・最小NWSSも低下）、これは破裂後の形態変化に伴う流れの停滞と関連していた。
  • 脳動脈瘤は破裂後、体積増大を伴う細長く不規則な形状へと変化し、流れの停滞により低い壁面せん断応力が生じるという有意な血行動態変化を伴い、これらの知見は破裂前の形態および血行動態に基づく破裂リスク評価法の開発に資する可能性を示唆する。

(120) 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対するフローダイバーターの血行力学的変化：Surpass Streamline、Pipeline Flex、Tubridgeの比較CFDシミュレーション研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、胎児型後交通動脈部動脈瘤に対するSurpass Streamline、Pipeline Flex、Tubridge各フローダイバーター（FD）の血行力学的影響を比較し、治療戦略の検討に資することである。
  • デジタルサブトラクション血管造影（DSA）から構築した2例の動脈瘤モデルに各FDを仮想留置し、数値流体力学（CFD）に基づく血行力学解析により嚢内平均速度（Velocity）、高流量体積（HFV）、壁せん断応力（WSS）を未治療モデル（対照）と比較し、さらに実臨床でSurpass Streamlineを留置した2例の術後所見を収集した。
  • 対照と比較してSurpassは最も大きな血流低減を示し、症例1ではVelocity 51.6％、HFV 78.1％、WSS 64.3％、症例2ではそれぞれ48.0％、81.1％、65.3％の減少を示し、TubridgeはPipelineよりもわずかに大きい変化を示し、金属被覆率はWSS、Velocity、HFVと相関した。
  • 術後DSAでは症例1でほぼ完全閉塞、症例2で縮小を認め、PipelineおよびTubridgeと比較してSurpassが最大の血行力学的低減をもたらすことから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解析は治療転帰の予測に有用である。

(121) 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
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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おける計算流体力学（CFD）

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）を用いて、小型（最大径3–5 mm）の未破裂脳動脈瘤の増大に関与する血行力学的特徴を同定し、予測に資する指標を検討することである。
  • 多施設前向き観察研究の登録データ（2013年1月〜2022年2月、185例・215瘤）を用い、繰り返し画像により増大群（33瘤）と安定群（182瘤）に分類し、瘤ドームの時間平均壁面せん断応力（time-averaged wall shear stress: TAWSS）の110%を高壁面せん断応力（high wall shear stress: HWSS）と定義して高せん断領域（high shear area: HSA）とその比（HSA ratio: HSAR）を算出するとともに、高せん断集中比（high shear concentration ratio: HSCR）および流入ジェットの集中度を表す flow concentration ratio（FCR）を導入し、多変量ロジスティック回帰で独立関連因子を評価した。
  • 増大群では形態学的に突出比（projection ratio）が高く（0.74 vs 0.67, p=0.04）開口部（ostium）面積当たり体積比が大きく（1.72 vs 1.44, p=0.02）、血行力学的にはHSCRが高く（6.39 vs 4.98, p<0.001）、HSARが低く（0.28 vs 0.33, p<0.001）、FCRが低かった（0.61 vs 0.67, p=0.005）。
  • 多変量解析ではHSCRの上昇が瘤増大と有意に関連し（オッズ比 0.81、95%信頼区間 0.706–0.936、p=0.004）、HSCRは小型未破裂脳動脈瘤の増大予測に有用な血行力学的パラメータとなり得ることが示唆された。

(122) 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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💬 AI 翻訳タイトル

健康および疾患におけるバリア理解のためのラボ・オン・ア・チップ（lab-on-a-chip）モデル

💬 AI 要約

  • 本総説は、生体内恒常性を支える生理学的バリアの機能とその障害が病態に及ぼす影響を背景に、動物代替で高再現性・高スループットな評価を可能にするマイクロスケール技術、とりわけオルガン・オン・ア・チップ／ラボ・オン・ア・チップを用いたバリア研究の最新動向を概観することを目的とした。
  • 関連文献を網羅的に整理し、血液脳関門、眼部バリア、皮膚バリア、呼吸器バリア、腸管、肝胆道系、腎・膀胱バリアについて、健常および病態条件下でのマイクロフルイディクスデバイスの応用を系統的にまとめた。
  • さらに、胎盤／膣および腫瘍／多臓器バリアのチップモデルを簡潔に紹介し、生体バリアを統合した微小流体システムにおける計算流体力学（Computational Fluid Dynamics; CFD）の役割とデザイン・解析上の意義についても論じた。
  • 本総説は、マイクロ流体デバイスを用いたバリア研究の現状と最先端を簡潔かつ実用的に俯瞰し、非動物由来プラットフォームによるバリア機能解析の可能性と今後の研究・応用の指針を提示する。

(123) 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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💬 AI 翻訳タイトル

側壁型頭蓋内動脈瘤におけるフローダイバータの水力学的抵抗パラメータの設計空間探索

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、側壁型頭蓋内動脈瘤に対する血管内フローダイバータの線形および二次の水力学的抵抗パラメータが瘤嚢内流れの低減に及ぼす影響を体系的に評価することである。
  • 5例の患者固有の側壁型動脈瘤モデルに対して125件の血流シミュレーションを実施し、実機ステント特性に基づくDarcy–Forchheimer多孔質層モデルによりフローダイバータを表現し、瘤嚢における時間・空間平均速度の大きさを指標として解析した。
  • 時間・空間平均速度は線形抵抗係数に強く依存し、両者の間にはべき乗則の関係が認められた一方、二次抵抗係数の影響は瘤嚢およびネック部の低流速場のため軽微であった。
  • したがって、低速条件下の側壁型頭蓋内動脈瘤では流れ低減効果は主として線形抵抗項によって規定されることを明らかにした設計空間探索であり、フローダイバータの設計・選択における線形パラメータの同定・調整を優先すべきことを示唆する。

(124) Hadad [8]

📕 書誌情報

Evaluation of predictive models of aneurysm focal growth and bleb development using machine learning techniques.

Sara Hadad, Fernando Mut, Martin Slawski, Anne M Robertson, Juan R Cebral

J Neurointerv Surg, 2024 Mar 14

💬 AI 翻訳タイトル

機械学習手法を用いた脳動脈瘤の局所的増大およびブレブ形成の予測モデルの評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、横断データから構築したブレブ（bleb）形成モデルが、縦断追跡において脳動脈瘤の局所的増大を呈する病変を同定できるかを検証することである。
  • 計算流体力学（CFD）に基づく血行力学的・幾何学的・解剖学的変数を2265例の脳動脈瘤から抽出してブレブ発生の機械学習モデル（ロジスティック回帰、ランダムフォレスト、バギング法（bagging）、サポートベクターマシン、k近傍法）を学習させ、独立横断データ266例で検証した後、別個の縦断データ174例を用いて局所的増大の同定能をROC曲線下面積（AUC）、感度、特異度、陽性的中率、陰性的中率、F1スコア、バランスド・アキュラシー（balanced accuracy）、誤分類率で評価した。
  • 最終モデルは血行力学的3指標と幾何学的4指標に加えて動脈瘤の部位と形態を用い、強い流入ジェット、ピークが高い不均一な壁面せん断応力（WSS）、より大きなサイズ、細長い形状を経時的な局所増大リスクの指標として同定し、縦断系列においてはロジスティック回帰が最良でAUC 0.90、感度85%、特異度75%、バランスド・アキュラシー80%、誤分類率21%を示した。
  • 横断データで学習したモデルは将来的に局所的増大をきたしやすい脳動脈瘤を良好な精度で識別でき、臨床における将来リスクの早期指標としての応用可能性が示唆された。

(125) 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

ウィリス動脈輪の異常に伴う脳動脈瘤発生の血行動態的特性と機序

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ウィリス動脈輪（CoW）の形態異常に伴う血行動態特性を解明し、とりわけ前大脳動脈A1部（ACA-A1）の片側欠損を対象として、脳動脈瘤（IA）の発生開始機序を血行力学の観点から明らかにすることである。
  • エモリー大学オープンソースデータセンターの患者特異的3例からIAを有する幾何モデルを選択し、仮想的に瘤を除去してpre-IA（発症前）幾何形状を再構築したうえで、1次元（1-D）ソルバと3次元（3-D）ソルバを組み合わせて血行動態を数値解析した。
  • 数値計算の結果、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の片側欠損ではACoA流が著明に増加し、pre-IA幾何形状では対側ACA-A1とACoAの分岐部でジェット流（jet flow）が形成され、衝突領域における壁面せん断応力（WSS）と壁圧が高値を示した。
  • これらの所見は、血管異常により誘発されるジェット流が高WSSおよび高壁圧を介してIAの発生開始を惹起し得ることを示し、ジェット流を生じさせる血管奇形をIA発症のリスク因子として考慮すべきであることを示唆する。

(126) 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

症候性頭蓋内アテローム硬化性疾患における動脈—動脈塞栓の背景となる脳血行動態

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、CT血管造影(CTA)で確定した前方循環の症候性頭蓋内アテローム硬化性疾患(ICAD)において、動脈—動脈塞栓(AAE)に関連する脳血行動態学的特徴を同定することである。
  • 責任病変を跨ぐ血流を再現するCTAベースの計算流体力学(CFD)モデルを構築し、病変通過圧比(PR＝狭窄後圧/狭窄前圧)および壁せん断応力比(WSSR＝狭窄峡部(スロート)の壁せん断応力/狭窄前の壁せん断応力)を算出、梗塞トポグラフィに基づく機序分類と併せて解析し、低PRを群の中央値以下、高WSSRを第4四分位以上と定義して大きな病変通過圧較差と過度のWSS上昇の指標とした。
  • 99例中44例でAAEが推定され、高WSSRはAAEの独立関連因子であった(調整オッズ比3.90、P=0.022)うえ、WSSRとPRの間に有意な交互作用が認められ(交互作用P=0.013)、高WSSRは低PRの症例でAAEと関連する傾向を示した(P=0.075)一方、正常PRでは関連を示さなかった(P=0.959)。
  • ICADにおける過度の壁せん断応力上昇はAAEリスクを高め、とくに大きな病変通過圧較差の存在下でその関連が顕著であり、しばしば併存する低灌流はAAEを伴う症候性ICADにおける脳卒中二次予防の治療指標となり得る。

(127) Charles [6]

📕 書誌情報

Multimodal imaging approach for the diagnosis of intracranial atherosclerotic disease (ICAD): Basic principles, current and future perspectives.

Jude Hassan Charles, Sohum Desai, Axler Jean Paul, Ameer Hassan

Interv Neuroradiol, 2024 Feb

  • Keywords: ICAD, ICAD management, intracranial atherosclerotic disease, intracranial disease diagnostic, neuroimaging

  • DOI: 10.1177/15910199221133170

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 6
    • FWCI: 0.343
    • Citation Percentile: 31.57

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💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈硬化性疾患（ICAD）の診断におけるマルチモーダルイメージング：基本原理、現状および将来展望

💬 AI 要約

  • 本総説の目的は、頭蓋内動脈硬化性疾患（ICAD）の診断に用いられる各種画像モダリティの基本原理、最新の技術動向、およびICADの治療戦略における臨床的意義を体系的に概観・評価することである。
  • Google Scholar、PubMed/MEDLINE、EMBASE、Scopus、ClinicalTrials.gov、Cochrane Libraryで文献検索を行い、計144報を抽出して各モダリティの原理、利点と限界を要約・比較した。
  • その結果、ICAD診断で広く用いられるデジタルサブトラクション血管造影（DSA）、CT血管撮影（CTA）、磁気共鳴血管撮影（MRA）、経頭蓋ドプラ（TCD）はいずれも一定の精度と固有の長短所を示し、さらに血管壁イメージング（VWI）、血管内超音波（IVUS）、光干渉断層法（OCT）、灌流強調画像（PWI）、計算流体力学（CFD）といった新規アプローチは血管壁構造、プラーク特性、血行動態に関する高次の情報を提供して治療方針決定を支援し、特定の臨床状況では複数モダリティの併用がICADの同定と病態把握に有用であり、加えてバーチャルヒストロジー（virtual histology）などの解析ソフトウェアの進歩も診断・管理の向上に資することが示唆された。
  • 結論として、ICADは再発性虚血性脳卒中の主要原因であり、その管理は内科的および／または手技的治療を含むが、症例に応じた画像モダリティの適切な選択と併用がときに重要であり、画像技術と関連ソフトウェアの継続的発展により、より個別化され低侵襲で良好な転帰を目指す管理が実現すると期待される。

(128) Sturiale [3]

📕 書誌情報

The clinical challenge of subarachnoid hemorrhage associated with multiple aneurysms when the bleeding source is not certainly identifiable.

Carmelo L Sturiale, Anna M Auricchio, Benjamin Skrap, Vito Stifano, Alessio Albanese

J Neurosurg Sci, 2024 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

出血源が確定できない多発脳動脈瘤合併くも膜下出血の臨床的課題

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、多発脳動脈瘤を伴うくも膜下出血（SAH）における出血源特定の診断ワークアップと診断失敗率を検討し、動脈瘤の解剖学的分布に基づく分類と出血源不確実時の治療プロトコルを提示することである。
  • 2016年1月から2020年12月に入院したSAH症例のうち多発脳動脈瘤を有する全例を後ろ向きに検討し、計62例（動脈瘤161個）を、①前方＋後方循環、②後方循環多発、③前方循環両側、④前方循環同側多発の4カテゴリに分類し、同時多発瘤治療を後押しする要因および血管内治療と外科治療の適応を評価した。
  • 出血源は56例（90.3%）で特定され、他に81個の共存する非破裂瘤（bystander aneurysms）を伴っていた一方、6例（9.7%）では計24個の動脈瘤を有しながら出血源の特定に失敗した；出血源不明時には、動脈瘤の数、形態、解剖学的分布、臨床チームの経験、治療モダリティが同時治療の判断材料となり、血管内治療は外科治療に比して離れた複数動脈瘤をより迅速に母血行から遮断し得たほか、中大脳動脈（MCA）病変の関与は複数箇所のコイリングより複数箇所のクリッピングを選好する主要因であった。
  • 多発脳動脈瘤を伴うSAHの一部では出血源の同定が困難であり、血管壁イメージングや計算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）のルーチン化までは、経験豊富な脳血管治療チームによる同時に複数動脈瘤を母血行から遮断する戦略が必須であることを本研究は示す。

(129) Zhou [6]

📕 書誌情報

An assessment of how the anterior cerebral artery anatomy impacts ACoA aneurysm formation based on CFD analysis.

Geng Zhou, Jienan Wang, Weidong Liu, Wenquan Gu, Ming Su, Yong Feng, Binjie Qin, Yueqi Zhu

Br J Neurosurg, 2024 Apr

  • Keywords: Cerebral aneurysm, aneurysm model, anterior communicating artery, computational fluid dynamics

  • DOI: 10.1080/02688697.2020.1821867

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 6
    • FWCI: 0.509
    • Citation Percentile: 64.28

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💬 AI 翻訳タイトル

CFD解析に基づく前大脳動脈（ACA）解剖が前交通動脈（ACoA）動脈瘤形成に及ぼす影響の評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、前交通動脈（ACoA）複合体における解剖学的・形態学的・血行力学的特徴のうち、ACoA動脈瘤の発生リスク因子となる独立因子を同定することである。
  • ACoA動脈瘤15例を対象に、3D-TOF-MRAに基づく患者固有モデルで計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）解析を実施し、逆再構築手法により動脈瘤形成前の血管解剖を再現したうえで、A1対称（SG）・低形成（DG）・欠損（AG）の各群間で幾何学的パラメータと血行力学指標（壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）、A1流量、A1–A2角など）を比較評価した。
  • A1形態の割合は対称53.3%、低形成26.7%、欠損20%であり、AGの平均WSSはSGおよびDGより有意に高く、動脈瘤側A1の平均絶対流量はSGとDGで同程度（410.2±88対439.4±101 mL/分；p=.45）であったがAGで有意に高値（528.1±77 mL/分；p<.05）を示し、A1–A2角は群間差を認めなかった（p=.32）が動脈瘤側は対側より小さく（101.9±9.1度対120.3±7.7度；p<.05）、回帰分析では高WSSがA1–A2比の増大と有意に関連した（R2=0.52；p<.05）。
  • ACoA動脈瘤は高WSS病態であり、特にA1欠損に伴う流量増加と強いフローインピンジメント（flow impingement）、およびA1–A2幾何の影響が発生の惹起に寄与することを、動脈瘤形成前解剖の逆再構築を用いた患者固有CFDにより定量的に示した。