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脳 CFD血流解析 学術文献調査 PubMed 2025-Q2

  • 『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：2025-04-01 - 2025-06-30
    • 要約用 AI/LLM：gpt-5.4-nano (OpenAI, 2026-03)
    • ソート基準：被引用数降順（同値の場合はFWCI降順）
    • データ更新日：2026-05-11

(001) Shojaeianforoud [9] ⭐

📕 書誌情報

Cerebrospinal fluid flow dynamics in the aqueduct of Sylvius for rigid and deformable brain models.

Farshid Shojaeianforoud, Mohsen Lahooti

Comput Biol Med, 2025 May

  • Keywords: Aqueduct of Sylvius, CSF velocity waveform, Cerebrospinal fluid flow, Computational fluid dynamics, Fluid–structure interaction, Rigid and deformable brain models

  • DOI: 10.1016/j.compbiomed.2025.110047

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    • Cited by: 9
    • FWCI: 7.2691 ⭐
    • Citation Percentile: 97.49 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

剛体および変形可能な脳モデルにおけるシルウィウス水道（aqueduct of Sylvius）の脳脊髄液（CSF）流動ダイナミクス

💬 AI 要約

  • 本研究は、くも膜下腔および脳室内の脳脊髄液（CSF）が脳の健常性維持や水頭症（hydrocephalus）などの病態に及ぼす影響を踏まえ、シルウィウス水道（AoS）におけるCSF流動ダイナミクスを、剛体モデルおよび変形可能モデルの両面から解明することを目的とする。
  • 方法として、MRI（magnetic resonance imaging）由来の3次元形状に基づく剛体脳モデルを用いてAoSの流れを解析し、さらに流体-構造連成（fluid-structure interaction: FSI）シミュレーションにより脳組織の変形がCSF流動に与える影響を評価する変形可能脳モデルを構築した。
  • その結果、剛体モデルはAoSにおけるCSF速度波形の主要な特徴、すなわち波形ならびにピークおよびトラフのタイミングを概ね再現でき、また水頭症条件での速度増加やくも膜下腔における速度範囲の推定も可能であったが、AoSにおける速度変動の全範囲の表現には限界があった。
  • 一方、変形可能脳モデルは良好な予測精度を示し、MRI計測と整合してCSF流動や流れの逆転（flow reversals）を有効に予見することで、正確な流動モデル化には脳組織の変形を取り込むことの重要性が示された；さらに、心周期におけるAoS内の速度予測には流入口波形（inlet waveform）が決定的に重要であることも明らかにされた。

(002) Karnam [7] ⭐

📕 書誌情報

Competing pathways of intracranial aneurysm growth: linking regional growth distribution and hemodynamics.

Yogesh Karnam, Fernando Mut, Anne M Robertson, Naoki Kaneko, Juan R Cebral

J Neurosurg, 2025 Jun 01

  • Keywords: aneurysm growth, computational fluid dynamics, hemodynamics, intracranial aneurysm, vascular disorders, wall shear stress

  • DOI: 10.3171/2024.9.JNS241208

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    • Cited by: 7
    • FWCI: 8.389 ⭐
    • Citation Percentile: 97.52 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤の成長における競合的経路：局所的成長分布と血行動態の関連づけ

💬 AI 要約

  • 脳動脈瘤の成長を駆動する要因（血行動態学的力および壁リモデリング機構）の複雑な相互作用は未解明であるため、本研究は動脈瘤壁内の成長が生じる特定領域と支配的な血行動態との関係を明らかにし、増大に至る重要機序を抽出することを目的とした。
  • 縦断的に追跡された67例の脳動脈瘤に対する血行動態モデルを解析し、ベースラインモデルとフォローアップモデルの整合および距離マッピングにより88の成長領域（増大領域）を同定した。
  • さらに、嚢状（saccular）解剖に基づいて動脈瘤壁を分割し、流れ関連の特徴を用いて局所血行動態を評価したうえで、分割領域ごとの成長領域の分布を、動脈瘤の部位および形態により層別して成長パターンの差異を検討した。
  • 成長は動脈瘤のbodyに主として生じ（p < 0.0001）、前交通動脈（ACom）および側方（lateral）の動脈瘤ではbodyにおける成長傾向が有意に高かった（ACom: p < 0.0001、lateral: p = 0.002）一方、中大脳動脈（MCA）および分岐（bifurcation）の動脈瘤ではdomeとbodyの双方で成長がみられた（MCA: p < 0.0001、bifurcation: p = 0.0001）。分割領域間の成長分布にはAComとMCA（neck: p = 0.038）、bifurcationとlateral（neck: p = 0.008）などの有意差が認められ、中心流（central flow）領域での成長が最も大きかった（p < 0.0001）。機序としては、neck・body・流入（inflow）領域における高流量のインピンジメントジェット（high-flow impingement jets）が主にACom動脈瘤で壁の変性／菲薄化をもたらすこと、ならびにdomeおよび中心流領域における緩徐で（slow）かつ（oscillatory）な（oscillatory）流れが主にMCA動脈瘤で壁のリモデリング／肥厚を促進することが示唆され、後者の機序はACom動脈瘤では二次的な流れとしても観察された。以上より、動脈瘤成長には血行動態環境に応じた相異なる（かつ時に併存する）競合的経路が存在し、各動脈瘤領域の独自の血行動態を考慮した標的モニタリングおよび破裂リスク低減介入の必要性が強調された。

(003) Allaw [7]

📕 書誌情報

A Review of Intracranial Aneurysm Imaging Modalities, from CT to State-of-the-Art MR.

Sammy Allaw, Kameel Khabaz, Tyler C Given, Dominic Montas, Roberto J Alcazar-Felix, Abhinav Srinath, Tareq Kass-Hout, Timothy J Carroll, Michael C Hurley, Sean P Polster

AJNR Am J Neuroradiol, 2025 Jun 03

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤の画像化モダリティに関するレビュー：CTから最先端のMRまで

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤（intracranial aneurysm: IA）の管理は破裂の有無によって二分されるが、本研究はIA評価・精査のための画像化法について、現状を体系的に整理し、CTから最先端のMR技術までを包括的に概説することを目的とした。
  • 破裂例と未破裂例で求められる評価（破裂に対するくも膜下出血［subarachnoid hemorrhage: SAH］の検出と動脈瘤の最も安全な手技による確実な閉塞、未破裂例に対する自然史と治療リスクの比較、ならびにサイズ・部位・形態の画像評価と喫煙・高血圧・家族歴などのエビデンスに基づくリスク因子の検討）に基づき、既存の画像モダリティ（CT、CTA、DSA、FLAIR、3D TOF-MRA、造影MRA）および新規のMR手法（MR血管壁イメージング、動的造影MRI、計算流体力学［computational fluid dynamics: CFD］）を概観した。
  • さらに、診断およびリスク層別化パイプラインへの人工知能（AI）ソフトウェアの統合状況を評価し、先進MR技術（AIモデルとの併用を含む）が動脈瘤のサイズや形態を超えて、血管壁の炎症、透過性、および血行動態（hemodynamics）といった因子を評価し得るというパラダイムシフトを示した。
  • 本レビューは、IAの特性評価に焦点を当てたプロトコル構築に資するよう、IA画像化に利用可能なモダリティ／シーケンスの選択肢を、最新かつ整理された形で提示することにより、実臨床に向けた理解と実装を支援するものである。

(004) Rezaeitaleshmahalleh [6] ⭐

📕 書誌情報

Improving Prediction of Intracranial Aneurysm Rupture Status Using Temporal Velocity-Informatics.

M Rezaeitaleshmahalleh, Z Lyu, Nan Mu, Varatharajan Nainamalai, Jinshan Tang, J J Gemmete, A S Pandey, J Jiang

Ann Biomed Eng, 2025 Apr

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Hemodynamics, Informatics, Intracranial aneurysm, Machine learning, Rupture Risk

  • DOI: 10.1007/s10439-025-03686-2

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    • Cited by: 6
    • FWCI: 6.8819 ⭐
    • Citation Percentile: 96.65 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

時間的速度インフォマティクス（Temporal Velocity-Informatics）による頭蓋内動脈瘤破裂状態の予測精度の向上

💬 AI 要約

  • 本研究は、時系列の動脈瘤内速度場における空間パターン解析を用いて、頭蓋内動脈瘤（intracranial aneurysms: IAs）の破裂状態の同定を高精度化することを目的とする。
  • 手法として、本研究では時間的速度インフォマティクス（temporal velocity-informatics: TVI）を提案し、既知の破裂状態を有するIAsを持つ112例の画像データに基づいて3次元モデルを再構築したうえで、計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）シミュレーションおよび形態学的情報から動脈瘤内速度データを取得した。
  • 次に、TVI解析を時間分解した速度場に対して実施し、空間的および時間的な血流撹乱（flow disturbance）を定量的に抽出した。
  • 最後に、提案したTVIの予測性能を4種類の機械学習（machine learning: ML）手法（例：サポートベクターマシン［SVM］）で評価した結果、TVIを用いたSVMが最良であり、曲線下面積（area under the curve: AUC）は0.92、総合精度は86%であった；さらに、SVM分類器は破裂IAsおよび非破裂IAsをそれぞれ77%および92%で正しく同定した。

(005) Stahl [4] ⭐

📕 書誌情報

Feasibility Study for Multimodal Image-Based Assessment of Patient-Specific Intracranial Arteriovenous Malformation Hemodynamics.

Janneck Stahl, Laura Stone McGuire, Tatiana Abou-Mrad, Sylvia Saalfeld, Daniel Behme, Ali Alaraj, Philipp Berg

J Clin Med, 2025 Apr 11

  • Keywords: arteriovenous malformations, computational fluid dynamics, hemodynamics, image segmentation, multimodal imaging

  • DOI: 10.3390/jcm14082638

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    • Cited by: 4
    • FWCI: 4.8274 ⭐
    • Citation Percentile: 94.55 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

患者固有の頭蓋内動静脈奇形（AVM）血行動態の多モーダル画像に基づく評価の実現可能性に関する研究

💬 AI 要約

  • 背景／目的：頭蓋内動静脈奇形（AVM）は、毛細血管網を迂回して動脈系と静脈系を直接つなぐ、局所的に生じるもつれ状のnidus（ニダス）を含む複雑な血管構造を示す。臨床で利用可能な画像モダリティでは、十分な空間・時間分解能が得られない可能性があり、nidusおよび周辺血管を含む大血管領域の適切な3Dモデルと詳細な血流解析は未だ確立されていない。
  • 方法：3D回転血管造影、磁気共鳴血管撮像（MRA）、磁気共鳴静脈撮像（MRV）、位相コントラスト定量的磁気共鳴画像（PC-qMRI）を含む多モーダル画像データを備えたAVM症例3例を対象とした。画像セグメンテーションにより各血管セグメントの部分3Dモデルを作成し、これらを統合して大規模な神経血管モデルを構築した。次に、セグメント化モデルに対し、患者固有の流量計測値を境界条件として画像ベースの血流シミュレーションを実施した。
  • 結果：セグメンテーション結果は、nidusを含む動静脈の全体形態を包括的かつ現実的な3D表現として提供した。血行動態シミュレーションの定性的結果は、複雑な血管系における現実的な流動挙動を示した。2例では、供給動脈が対側血管よりも壁面せん断応力（WSS）および血流速度が増大していた。また、供給動脈は全体としてWSSが高く、個々の血管間の値のばらつきも大きかった（20.1 Pa ± 17.3 Pa）一方、排出静脈ではWSSがそれより62%低かった（8.9 Pa ± 5.9 Pa）。さらに、後交通動脈における体積流量方向変化により、すべての症例で血流分布が優位な循環側（nidusへ供給する側）へ引き寄せられることが定量化された。
  • 結論：本多モーダル研究は、複雑な画像データに基づいて大規模AVMモデルから詳細な血流予測を取得するための、提示したワークフローの実現可能性を示した。さらに、構築した血行動態モデルは、遠位部血管における流れのパターンに影響を与えるエンドバスキュラー治療のモデリングに向けた基盤を提供する。

(006) Nagy [4] ⭐

📕 書誌情報

Comparative analysis of morphological and hemodynamic parameters in stable anterior communicating and middle cerebral artery aneurysms.

Jozsef Nagy, Zoltan Major, Julia Maier, Gabriel Seebach, Wolfgang Fenz, Stefan Thumfart, Michael Giretzlehner, Andreas Gruber, Philip-Rudolf Rauch, Matthias Gmeiner

J Stroke Cerebrovasc Dis, 2025 Jul

  • Keywords: Anterior Communicating Artery, Fluid-Structure interaction, Middle Cerebral Artery, cerebral aneurysms

  • DOI: 10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2025.108335

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    • Cited by: 4
    • FWCI: 4.6803 ⭐
    • Citation Percentile: 94.53 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

安定した前交通動脈および中大脳動脈瘤における形態学的ならびに血行動態学的パラメータの比較解析

💬 AI 要約

  • 本研究は、計算流体力学（CFD）および流体-構造相互作用（FSI）解析を用いて、中大脳動脈（MCA）および前交通動脈（ACOMM）瘤の破裂挙動に影響する形態学的、血行動態学的、ならびに構造力学的因子を検討することを目的とした。
  • 116例のMCAおよびACOMMに位置する動脈瘤（破裂81例、安定35例）に関するデータを用い、FSI法により動脈瘤角度、壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）、等価ミーゼス応力（equivalent Mises stress）を含む主要パラメータおよび追加パラメータを評価した。
  • 統計解析として、Mann-Whitney U検定により安定および破裂動脈瘤における2部位間での有意差を同定し、さらに単変量および多変量回帰分析を実施したところ、破裂MCA瘤と破裂ACOMM瘤の間では評価パラメータに有意差は認められなかった。
  • 一方で安定ACOMM瘤では、MCA瘤に比べて動脈瘤角度が大きく、壁等価応力が低く、さらに動脈瘤内および親血管における最大WSS比が低いことが示され、ACOMM瘤は動脈瘤角度の高さに起因してより低い応力で破裂しうる可能性が示唆された；回帰分析は動脈瘤角度の統計学的寄与の大きさを裏付け、MCAとACOMMの部位差を含む安定動脈瘤間の形態学的・血行動態学的相違を明確化し、破裂リスク評価の精度向上に向けて安定/破裂の区別や形態学的・血行動態学的・構造力学的因子を考慮する重要性を強調した。

(007) Yan [3] ⭐

📕 書誌情報

A computational study of the connection between coronary revascularization and cardio-cerebral hemodynamics.

Zhengzheng Yan, Dandan Shang, Rongliang Chen, Jia Liu, Xiao-Chuan Cai

Comput Methods Programs Biomed, 2025 May

  • Keywords: Cardio-cerebral coupling, Cardiovascular physiology, Computational fluid dynamics, Coronary artery disease, Parallel computing

  • DOI: 10.1016/j.cmpb.2025.108667

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 4.9076 ⭐
    • Citation Percentile: 93.77 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

冠動脈バイパス（冠動脈血行再建）と心臓—脳循環動態の関連に関する計算機研究

💬 AI 要約

  • 本研究は、冠動脈血行再建中に致死的脳卒中が生じ得るにもかかわらず、冠動脈血行再建が心臓—脳循環動態に及ぼす影響を数値的に検討した研究が少ないという課題に着目し、冠動脈狭窄を除去した場合の心臓および脳血流への効果を患者特異的シミュレーションにより評価することを目的とした。
  • 左主幹部冠動脈に70%狭窄を有する患者に対応した心臓—脳動脈ネットワークを再構築し、狭窄を除去する治療条件下で冠動脈および脳血流を比較評価した。
  • 三次元の時間依存・非圧縮ナビエ—ストークス方程式を、安定化したP1-P1ガラーキン有限要素法および陰解法の二次後退差分（BDF2）で離散化し、出口境界には領域血流分布モデルをラプケンド（lumped）Windkesselモデルと結合して適用した；並列ソルバはスケーラブルなNewton-Krylov-Schwarzアルゴリズムに基づき、脈動血流を高速かつ効率的に解くことで計算を実現した。
  • 冠動脈血行再建は心筋血流を大きく改善し、冠動脈FFR（fractional flow reserve）を0.742から0.904へ増加させて心筋灌流の向上を示した一方、脳循環動態は負の影響を受け、主要脳動脈を通過する血流が2.49%減少したことから脳虚血リスクの上昇が示唆された；さらに、本計算フレームワークは多数（数千）のプロセッサコアにわたって良好な並列スケーラビリティを示した。

(008) Thiyagarajah [3] ⭐

📕 書誌情報

Histological Analysis of Intracranial Cerebral Arteries for Elastin Thickness, Wall Thickness, and Vessel Diameters: An Atlas for Computational Modeling and a Proposed Predictive Multivariable Model of Elastin Thickness.

Nishanth Thiyagarajah, Alex Witek, Mark Davison, Robert Butler, Ahmet Erdemir, John Tsiang, Mohammed Shazam Hussain, Richard Prayson, Mark Bain, Nina Z Moore

J Clin Med, 2025 Jun 17

  • Keywords: arteriovenous malformations, cerebrovasculature, computational fluid dynamics, elastin, fluid–structure interaction, posterior circulation aneurysms

  • DOI: 10.3390/jcm14124320

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 3.943 ⭐
    • Citation Percentile: 93.48 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

脳内脳動脈の組織学的解析：エラスチン厚、血管壁厚、血管径の評価に基づく計算モデリング用アトラスおよびエラスチン厚の予測マルチバリアブルモデルの提案

💬 AI 要約

  • 目的：脳血管の流体力学モデルは頭蓋内血管病変の評価を目的として開発されており、fluid-structure interaction（FSI）では血管壁自体を流体力とともにモデル化することでより精密なシミュレーションが可能となる。しかし、その精度は用いるパラメータに大きく依存する。本研究では、脳動脈領域間でエラスチン厚に有意な差があるかを検討し、脳血管の生体力学的応答における重要性と、頭蓋内エラスチンのモデリングのための基準データを得ることを目的とした。
  • 方法：ホルマリン固定した5体のヒト献体頭部から、頭蓋内血管の各分布に対応する組織を両側性に採取し、エラスチン染色としてVan Gieson染色を行った。17の脳血管領域から計160の正常な脳血管動脈標本を得て、2名の評価者がAperio ImageScope（Leica Biosystems）を用い、各標本について5か所でエラスチン厚を測定した。混合モデルの反復測定回帰法により統計解析を実施した。
  • 結果：前方循環（6.01 µm）と後方循環（4.4 µm）では血管エラスチン厚に有意差を認めた（p値<0.05）。さらに、前方／後方循環に加え血管径および血管壁厚を組み合わせた2つのエラスチン厚の予測モデルを提示し、前方／後方の区分に血管径・血管壁厚を加える組合せが有意な予測を示した。
  • 結論：エラスチン厚は前方循環と後方循環の血管で有意に異なり、前方循環と後方循環における動脈瘤破裂リスクの違いを説明し得る可能性が示された。加えて、本研究は、術前画像で取得可能な血管位置、血管径、血管壁厚に基づくエラスチン厚予測のための2つのモデルを提案する。これらの知見は、エラスチンが脳血管壁の健全性に重要な役割を担うことを示し、FSIモデリングにおけるパラメータの精密化と、脳血管病変の予測モデリングの発展に資する。

(009) Jreij [3] ⭐

📕 書誌情報

Systematic review of biomechanical forces associated with carotid plaque disruption and stroke.

Georges Jreij, Gador Canton, Daniel S Hippe, Niranjan Balu, Chun Yuan, Juan Cebral, Caroline Crone, Siddhartha Sikdar, Thomas Hatsukami, Vicki Gray, Sarasijhaa Desikan, Kirk Beach, Brajesh K Lal

J Vasc Surg, 2025 Sep

  • Keywords: Atherosclerotic plaque, Carotid artery disease, Cerebral infarction, Plaque wall stress, Stroke, Systematic review, Wall shear stress

  • DOI: 10.1016/j.jvs.2025.05.014

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 3.8727 ⭐
    • Citation Percentile: 92.97 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

頸動脈プラーク破綻および脳卒中に関連する生体力学的力の系統的レビュー

💬 AI 要約

  • 頸動脈狭窄患者における脳障害の主要機序は、粥腫プラークの破綻に伴うアテロエンボリック物質の放出とそれに続く脳梗塞であり、従来は狭窄率が重症度指標として用いられるものの脳卒中リスクの正確なマーカーではないことから、頸動脈プラークに作用する生体力学的力と不良なプラークアウトカムとの関連を評価することを目的とした。
  • PubMed、Embase、およびWeb of Scienceを用いて、頸動脈粥腫プラークに作用する流れ関連の生体力学的力の計測を報告した研究を検索し、ヒト頸動脈プラークを対象とし、患者固有形状を使用し、動脈硬化病変の上または内部における力を計測し、かつ頸動脈プラーク関連の不良アウトカムを報告している研究を対象に系統的レビューを実施した。
  • スクリーニングされた5,635報のうち154報が適格基準を満たし、力の算出には複数の画像モダリティから得た患者固有の血管形状が用いられることが多く（主に磁気共鳴画像（58.4%）と超音波検査（25.3%））、力の定量手法は計算流体力学（31.8%）、有限要素解析（10.4%）、流体-構造連成（27.3%）、in vivo計測（29.9%）等であった; 測定頻度が最も高い力は壁面せん断応力（WSS）およびプラーク壁応力（PWS）であり、それぞれ72.1%と45.5%の研究で評価されていた。
  • 不良アウトカムを有する患者ではPWSおよびWSSがいずれも高値であり、PWSは>160 kPaで感度>80%・特異度>75%を示し、PWSの増加はその後の虚血性脳血管イベントと関連していた（ハザード比=12.98、P=.02）; さらにWSS>50 dyn/cm2は有害イベント（プラーク破裂、脳梗塞、脳卒中、または一過性脳虚血発作）と非有害群の識別において感度100%・特異度67%を示したが、サンプルサイズ、研究デザイン、画像プロトコル、画像処理、評価した力、およびアウトカムの異質性が存在するため、これらの関連性はより大規模な前向き研究で確認する必要がある。

(010) Deshpande [3] ⭐

📕 書誌情報

Cerebrovascular morphology: Insights into normal variations, aging effects and disease implications.

Aditi Deshpande, Lucy Q Zhang, Ramani Balu, Noushin Yahyavi-Firouz-Abadi, Neeraj Badjatia, Kaveh Laksari, Pouya Tahsili-Fahadan

J Cereb Blood Flow Metab, 2025 Jul

  • Keywords: Alzheimer’s disease, Vascular morphology, cerebrovascular disorders, neurological disorders, stroke

  • DOI: 10.1177/0271678X251328537

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 3.7673 ⭐
    • Citation Percentile: 92.62 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

脳血管形態：正常変動、加齢の影響、および疾患への示唆

💬 AI 要約

  • 脳血管の形態は脳の健康に重要な役割を果たし、脳血流（cerebral blood flow: CBF）に影響するとともに、各種神経疾患の病因に寄与する。本総説は、健常者および疾患患者における脳血管ネットワークの解剖学的構造とその変異を整理し、加齢に伴う変化とその神経疾患への意義を明確化することを目的とする。
  • 健常および疾患集団を対象として、ウィリス動脈輪（Circle of Willis）や側副血行路（collateral circulation）の完成度および解剖学的異常を含む正常変動を、CBFへの影響と虚血イベントへの感受性との関連で議論する。
  • また、血管形状や血管密度の変化など、脳血管系の加齢に伴う変化が、アルツハイマー病や血管性認知症を含む加齢関連の神経疾患に寄与する機序を検討する。さらに、医用画像と計算手法の進歩により、急性および慢性の脳血管障害における病的変化の自動定量評価が可能になっていることを示す。
  • 加えて、機械学習（machine learning）および計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）を含む新規技術は、血管形態に基づく疾患リスクや患者転帰の予測に向けた新たな手段を提供し得ることが示唆される。本総説は、脳疾患の早期診断および新規治療アプローチの開発に向けて、脳血管リモデリングの理解が重要であることを強調する。

(011) Suzuki [3] ⭐

📕 書誌情報

Development of patient-specific apparent blood viscosity predictive models for computational fluid dynamics analysis of intracranial aneurysms with machine learning approaches.

Takashi Suzuki, Hiroyuki Takao, Tomoaki Suzuki, Soichiro Fujimura, Shunsuke Hataoka, Tomonobu Kodama, Ken Aoki, Toshihiro Ishibashi, Makoto Yamamoto, Hideki Yamamoto, Yuichi Murayama

Comput Methods Programs Biomed, 2025 Aug

  • Keywords: Artificial intelligence, Computational fluid dynamics, Hemodynamics, Intracranial aneurysm, Machine learning, Rheology, Viscosity

  • DOI: 10.1016/j.cmpb.2025.108831

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 3.693 ⭐
    • Citation Percentile: 92.47 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

機械学習アプローチによる頭蓋内動脈瘤のCFD解析のための患者固有の見かけ粘度予測モデルの開発

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈瘤に関する計算流体力学（CFD）解析で計算条件として重要となる患者固有の見かけ粘度を、臨床血液検査結果から予測するモデルを開発することである。
  • 対象データは、血液粘度および密度が測定され、同日に血液検査が実施された頭蓋内動脈瘤患者15例であり、データセットを4:1の割合で学習データとテストデータに分割した。
  • 学習データを用い、せん断速度および血液検査項目12個を入力とする柔軟（flexible）モデル、ならびにヘマトクリットのみを入力とする単純（simple）モデルの回帰モデルを構築し、測定した見かけ粘度を出力として評価した；さらに、コイル形状の有無を考慮したCFD解析を行い、粘度モデルを検証した。
  • 柔軟モデルおよび単純モデルによって予測された粘度のRMSEはそれぞれ0.136 mPa·sおよび0.226 mPa·sであり、CFDで算出した時間平均・空間平均速度および時間平均・空間平均壁面せん断応力のRMSEはそれぞれ<0.01 m/sおよび<0.21 Paであったことから、せん断速度と血液検査項目から患者固有の見かけ血液粘度を高精度に推定し得る可能性が示された。

(012) Yin [3] ⭐

📕 書誌情報

Machine Learning-Based Classification of Anterior Circulation Cerebral Infarction Using Computational Fluid Dynamics and CT Perfusion Metrics.

Xulong Yin, Yusheng Zhao, Fuping Huang, Hui Wang, Qi Fang

Brain Sci, 2025 Apr 15

  • Keywords: CT perfusion, computational fluid dynamics, hemodynamics, intracranial atherosclerotic stenosis, machine learning

  • DOI: 10.3390/brainsci15040399

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 3.4902 ⭐
    • Citation Percentile: 91.97 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）およびCT灌流指標に基づく前方循環脳梗塞の機械学習分類

💬 AI 要約

  • 背景として、頭蓋内動脈硬化性狭窄（ICAS）は虚血性脳卒中の主要因であり、とりわけ前方循環において重要であるため、脳梗塞の機序理解は個別化治療戦略の指針となる。本研究は、CT灌流画像、血管解剖学的特徴、計算流体力学（CFD）、および機械学習を統合し、中国の虚血性脳卒中サブタイプ分類（CISS）に基づいて脳卒中機序を分類する枠組みを提案する。
  • 方法として、ICAS患者118例を対象に後ろ向き解析を実施し、一次元ANOVAにネストされた交差検証を組み合わせて重要指標を選定したのち、相関ヒートマップにより可視化した。さらに、決定木により最適なしきい値を同定し、6種類の機械学習モデルの分類性能をROC曲線およびPR曲線で評価した。
  • 結果として、最大到達時間（Time to Maximum: Tmax）>4.0 s、壁面せん断応力比（Wall Shear Stress Ratio: WSSR）、圧力比、狭窄率（percent area stenosis）が最も予測的な指標として抽出された。例えば、Tmax > 4.0 s = 134.0 mLおよびWSSR = 86.51といった閾値は、脳梗塞サブタイプの識別に有効であった。
  • 結論として、本マルチモーダル手法は前方循環におけるICASの脳卒中機序を効果的に識別でき、臨床実装においてより精緻な診断と個別化治療を支援する可能性が示された。

(013) Altındağ [3]

📕 書誌情報

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

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

Interv Neuroradiol, 2025 Apr

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

  • DOI: 10.1177/15910199231162878

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 0.5982
    • Citation Percentile: 68.39

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💬 AI 翻訳タイトル

フローダイバータ留置後の脳内動脈瘤における流れの停滞（stasis）領域の同定と、それらの領域が動脈瘤の形状比（aspect ratio）と関係することの評価

💬 AI 要約

  • 背景として、フローダイバータ・ステント（Flow diverter stents: FDS）は臨床で広く用いられているが、同一のFDSを異なる患者の動脈瘤部位に適用しても、動脈瘤領域で想定外の血行動態が生じうるため、治療の成功率が低下することがある。そこで本研究は、FDSが一部の患者では期待どおりに作用しない理由を明らかにし、動脈瘤嚢内における流れの停滞領域を推定するための経験的相関を、contingency table解析とともに提案することを目的とした。
  • 方法として、患者固有の動脈瘤形状に基づき、6例の頭蓋内動脈瘤に対するFRED4518 FDSの使用を数値的に評価した。さらに、CFD（computational fluid dynamics）シミュレーション結果を処理して、各患者の動脈瘤における“質量のない血液粒子（weightless blood particles）”の時間発展を同定した。
  • 結果として、停滞ゾーンの形成、動脈瘤頸部における流入・流出、ならびに6例に基づく統計解析から、FRED4518ではaspect ratioが0.75超の場合に大きな流れの停滞領域が形成されることが示された。一方で、aspect ratioが0.65未満の動脈瘤にFRED4518を適用すると、動脈瘤嚢内に滞留した血液粒子数に基づく小さな停滞流領域が生じた。
  • 結論として、本研究は、weightless流体粒子の結果に基づき、FRED4518に対して動脈瘤の形態学的特徴を考慮した患者固有の経験式を初めて導出し、停滞流領域の量および動脈瘤嚢内の平均速度の大きさを定量化できることを示した。その結果、数値シミュレーションと患者データに基づく経験式は、FRED4518留置前に停滞領域の量を把握するのに役立ち、神経内インターベンショナル外科医および放射線科医の意思決定を支援しうる。

(014) Ichimura [2]

📕 書誌情報

A practical strategy for data assimilation of cerebral intra-aneurysmal flows using a variational method with boundary control of velocity.

Tsubasa Ichimura, Shigeki Yamada, Yoshiyuki Watanabe, Hiroto Kawano, Satoshi Ii

Comput Methods Programs Biomed, 2025 Aug

  • Keywords: 4D flow MRI, Cerebral aneurysm, computational fluid dynamics, data assimilation, patient-specific data

  • DOI: 10.1016/j.cmpb.2025.108861

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 2.3969
    • Citation Percentile: 87.90

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💬 AI 翻訳タイトル

速度の境界制御を伴う変分法による脳動脈瘤内（intra-aneurysmal）流れのデータ同化のための実用的戦略

💬 AI 要約

  • 脳動脈瘤の増大および破裂を予測するためには血行動態の評価が重要であり、変分データ同化（variational data assimilation：DA）が患者固有の動脈瘤内流れを特徴づける有力な手法であるが、最適化問題に伴う計算コストが高く実用上の障壁となっている。
  • 本研究では、患者固有の動脈瘤内流れを評価するための実用的DA戦略を提案し、変分DAを計算流体力学（CFD）および4次元フローMRI（4D flow magnetic resonance imaging：4D flow MRI）の動脈瘤内速度データと結合させ、逆問題として動脈瘤頸部（aneurysm neck）の境界における時空間速度プロファイルを推定した。
  • 不適切（ill-posed）な逆問題を回避するため、状態変数の時間変化をフーリエ級数展開に基づくモデル次数低減（model order reduction）により記述し、数値検証ではCFDから生成した合成データに対して、地上真値（ground truth）であるCFDと高い一致を示し、速度の不一致は4%-7%の範囲に収まった。
  • さらに3件の患者固有データセットに対する流れ推定では、提案手法による速度不一致は35%-63%の範囲であり、主幹血管分岐を用いるCFDの結果の半分未満であることに加えて、4D flow MRIで生じ得る非物理的な速度分布の低減に資すると示された。

(015) Norris [2]

📕 書誌情報

Modeling biomarker kinetics of Aβ levels in serum following blast.

Carly Norris, Harsha T Garimella, Walter Carr, Angela M Boutté, Raj K Gupta, Andrzej J Przekwas

Front Neurol, 2025

💬 AI 翻訳タイトル

爆風曝露後における血清中Aβレベルのバイオマーカー動態のモデル化

💬 AI 要約

  • 本研究は、爆風曝露に対する特異的な神経病理学的応答を解明し、爆風に起因する外傷性脳損傷（bTBI）における診断アプローチの開発を可能にするための障壁を克服することを目的とした。
  • 方法として、爆風過圧（BOP）の大きさおよび曝露頻度を考慮した「爆風投与量バイオマーカー動態（BxK）」プラットフォームを構築・検証し、全身におけるAβペプチドの動態を記述する数学モデルに組み込んだ。さらに、APP（アミロイド前駆体タンパク質）合成は爆風の大きさに比例すると仮定し、回復ウィンドウ内での曝露の累積効果を加算的に扱った。
  • モデルの検証は、3日間の兵器訓練中に反復する低レベルの爆風を受けた15名のサービスメンバーについて、血清中の急性モノマー濃度との比較により行われ、Aβ42濃度は平均で6.5±5.2%の範囲で予測可能であったことから、モデルの実行可能性および爆風に対するバイオマーカーの感度が示された。
  • 結論として、本BxKモデルは、年齢、体重、遺伝学的要因、曝露年数、睡眠などの患者特異的因子および、血液脳関門（BBB）透過性、アミロイド病理、神経炎症といった病態生理学的因子による実験データのばらつきの潜在的要因を明らかにし、今後のモデル改良に組み込める可能性がある。さらに、性別特異的因子、兵器システム、ストレスレベル、症状発現リスク、薬物治療戦略を考慮することでキャリブレーション精度が向上し、bTBIの診断・予後・治療戦略を変革し得る。

(016) Wan [2]

📕 書誌情報

Exploration of the effect of morphology and location on hemodynamics of small aneurysms: a variable-controlled study based on two cases with tandem aneurysms.

Jun Wan, Yeqing Jiang, Ligang Xu, Qimin Zhang, Guanghu Xu, Long Yu, Xinzhuo Li, Xiaolong Zhang, Shengzhang Wang

Biomed Eng Online, 2025 Apr 12

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Computed fluid dynamic, Flow diverter device, Tandem aneurysms, Tubridge

  • DOI: 10.1186/s12938-025-01379-4

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 2.3402
    • Citation Percentile: 86.94

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💬 AI 翻訳タイトル

小型動脈瘤に対する形態および位置の影響の検討：タンデム動脈瘤を有する2症例に基づく変数制御型研究

💬 AI 要約

  • 本研究は、小型動脈瘤がフローダイバータ単独治療後も長期間を経て不完全閉塞を示し得る点に着目し、転帰不良に関連する血行動態指標に対する動脈瘤の形態および位置の影響を明らかにすることを目的とした。
  • タンデム動脈瘤を有する2症例を対象として、フローダイバータ留置をシミュレーションし、術前・術後の血行動態を計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）により解析した。
  • 実際の手術計画に基づく有限要素解析（finite element analysis）およびCFDによるシミュレーションでは、不完全閉塞を示した動脈瘤は閉塞した動脈瘤と比較して、術後の嚢（sac）および頸部（neck）領域における速度（va、vneck）ならびに残存血流量がいずれも大きかった。
  • 形態学的検討として、動脈瘤の頸部幅を拡大すると流入量（Qinflow）、流入濃度指数（inflow concentration index: ICI）、va、および残存血流量が増加し、動脈瘤高を増加させるとQinflowおよびICIは一定範囲まで増加する一方で、vaおよび残存血流量は減少傾向を示した。また、内頸動脈眼動脈（ophthalmic）セグメントの上壁に位置する動脈瘤は下壁に位置する動脈瘤よりvneckが大きかった。これらより、内頸動脈眼動脈セグメントの上壁に存在する、あるいは頸部幅または高さが大きい動脈瘤ではより厳しい血行動態環境が形成され得るため、手術計画時の慎重な検討が必要であることが示され、動脈瘤の進展に対して形態が及ぼす影響を血行動態学的根拠として提示した。

(017) Fujimura [2]

📕 書誌情報

Hemodynamics in Cerebral Aneurysms and Parent Arteries With Incompletely Expanded Flow Diverter Stents.

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

Int J Numer Method Biomed Eng, 2025 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

不完全に拡張されたフローダイバーターステントを有する脳動脈瘤および親動脈における血行動態

💬 AI 要約

  • 目的：脳動脈瘤に対するフローダイバーターステント（FDS）を含む編組ステントでは、親動脈に関連する因子によりステントの不完全拡張（IncompSE）が生じうるため、IncompSEに関連する血行動態学的パラメータを明らかにすることを目的とした。
  • 方法：計算流体力学（CFD）解析により、内頸動脈（siphon）上に位置する動脈瘤を想定した3つの基本幾何形状を作成し、ステント展開前、完全拡張（CompSE）、および遠位側・近位側でのIncompSEの計12パターンについて解析を行った。
  • 結果：CompSEでは動脈瘤内への体積流量（VF）および動脈瘤壁の最大壁面せん断応力（WSS）が平均でそれぞれ52.7%および34.7%低下した。一方、IncompSEでは動脈瘤内においてより高いVF、流入ジェット、渦（vortices）が観察され、動脈瘤頸部および親動脈におけるWSSの増加も認められた。また、CompSEでは動脈瘤壁の静圧および動脈瘤領域を通過するエネルギー損失は大きく変化しなかったが、IncompSEでは両者が増加した。
  • 結論：IncompSEは治療にとって不適切な血行動態条件をもたらしうることが示唆され、ステント展開前と比較して動脈瘤への血流増加および動脈瘤壁における圧力上昇を含む好ましくない血行動態変化を誘発する可能性がある。

(018) Soresina [2]

📕 書誌情報

Long-term outcome in Wiskott-Aldrich syndrome and X-linked thrombocytopenia patients: an observational -prospective multi-center study of the Italian Primary Immune Deficiency Network (IPINET).

Annarosa Soresina, Roberto Rondelli, Lucia Dora Notarangelo, Franco Locatelli, Alessandro Aiuti, Alessandra Biffi, Marco Rabusin, Claudio Pignata, Giuseppe Menna, Arcangelo Prete, Maura Faraci, Attilio Rovelli, Francesca Conti, Patrizia Bertolini, Chiara Azzari, Caterina Cancrini, Marco Zecca, Francesca Ferrua, Maria Pia Cicalese, Francesco Cecere, Laura Dotta, Baldassarre Martire, Silvia Giliani, Daniele Moratto, Cinzia Mazza, Alessandro Plebani, Luigi D Notarangelo, Andrea Pession, Raffaele Badolato, Fulvio Fulvio

EClinicalMedicine, 2025 Jun

  • Keywords: Disease-related events, Management, Overall survival, Wiskott-Aldrich syndrome, X-linked thrombocytopenia

  • DOI: 10.1016/j.eclinm.2025.103271

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 1.9221
    • Citation Percentile: 84.38

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💬 AI 翻訳タイトル

ウィスコット・アルドリッチ症候群およびX連鎖性血小板減少症患者における長期転帰：イタリア・原発性免疫不全ネットワーク（IPINET）による観察的・前向き多施設研究

💬 AI 要約

  • ウィスコット・アルドリッチ症候群（WAS）は湿疹，感染，重篤な出血を特徴とするが，自己免疫や悪性腫瘍も併発しうる。一方，X連鎖性血小板減少症（XLT）は軽症の表現型を示すことがあるものの，あらゆる年齢で重篤な合併症が生じうるため，本研究ではWAS／XLT患者の転帰を前向きに評価することを目的とした。
  • 2004年1月以降，WAS遺伝子変異が同定された患者を，診断時にWAS／XLT IPINetレジストリへ登録し，参加するAIEOP-IPINet各施設が2018年12月まで毎年評価した。各施設で収集されたデータは，ウェブベースの中央集約システムを用いて前向きに取得し，その後レジストリから抽出して解析した。
  • 本前向き研究では117例（Zhu基準に基づきWAS 92例，XLT 25例）を登録し，追跡期間中央値は6年（範囲1–30年）で，患者年数は1110年であった。診断時にはWAS患者のみが敗血症，髄膜炎，脳膿瘍，ヘルペス感染，カンジダ感染などの侵襲性感染症を呈し，XLT患者は侵襲性感染症を呈さなかった。
  • WAS患者における最も多い自己免疫症状は溶血性貧血（20%）と血管炎（9.3%）であり，そのほか炎症性腸疾患（5%），関節炎（4%），腎症（2%），セリアック病（1%）が認められた。全体生存はWASでの同種造血幹細胞移植（HSCT）後に25年で75%で，2000年を基準とすると80%以上に改善したが，XLTの20年生存は83%であった一方，15年追跡における累積発生として感染と自己免疫はそれぞれ100%および19%であった。WASとXLTの転帰の異質性を示す知見は，これら希少疾患患者の管理に向けた最新の推奨作成に資する可能性があり，さらにXLTにおける感染・自己免疫イベントのリスク推定ツールの拡充と，HSCTを含む治療の経時的影響の評価が望まれる。

(019) Vandenbulcke [2]

📕 書誌情報

Evaluating amplified magnetic resonance imaging as an input for computational fluid dynamics models of the cerebrospinal fluid.

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

Interface Focus, 2025 Apr 04

  • Keywords: amplified magnetic resonance imaging, brain tissue motion, cerebrospinal fluid, computational fluid dynamics, phase-contrast magnetic resonance imaging

  • DOI: 10.1098/rsfs.2024.0039

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 1.5931
    • Citation Percentile: 81.14

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💬 AI 翻訳タイトル

脳脊髄液の計算流体力学モデルの入力として増幅磁気共鳴画像（aMRI）を評価する

💬 AI 要約

  • 脳脊髄液（CSF）動態を高精度に再現する計算モデルは、神経疾患の研究や臨床治療の最適化に有用であるが、脳室体積の変形との相互関係は詳細計測の欠如により、計算モデルでは単純化されるか、あるいは除外されてきた。
  • 本研究では、増幅磁気共鳴画像（aMRI）データから大脳脳室の増幅変形を推定し、これらの変形をCSFの計算流体力学（CFD）モデルに課したのち、得られたCSF流量をin vivoで測定した流量と比較して、aMRIをCFD入力として用いることの実現可能性を評価した。
  • aMRI由来の変形は、測定流量と整合する拍動性のパターンに従うCSF流れを生成したものの、流量はノイズの影響を受け、増大する傾向を示した。
  • そのため、測定流量に一致させるには変形に対して1/8のスケーリングが必要であった。本研究はCSF流れのモデリングにaMRIを用いた最初の適用であり、非一様な変形を取り込むことがより詳細な予測に寄与し、脳室CSF動態の理解を前進させ得ることを示した。

(020) Zhai [2]

📕 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

  • Keywords: CASAM, Hemodynamic analysis, Intracranial aneurysm, Paraclinoid aneurysm, Rupture risk factors

  • DOI: 10.1007/s00062-024-01475-3

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 0.6975
    • Citation Percentile: 74.02

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💬 AI 翻訳タイトル

形態学的コンピュータ支援半自動測定（CASAM）および血行動態解析に基づく傍鞍部動脈瘤破裂の識別因子

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、形態学的コンピュータ支援半自動測定（computer-assisted semiautomated measurement; CASAM）および血行動態（hemodynamics）に基づき、傍鞍部動脈瘤（paraclinoid aneurysm）の破裂リスクの危険因子を同定することである。
  • 中国頭蓋内動脈瘤プロジェクト（Chinese Intracranial Aneurysm Project; CIAP）データベースから、304例の傍鞍部動脈瘤（未破裂285例、破裂19例）に関する臨床・疫学および放射線学的データを抽出し、CASAMにより形態パラメータを定量化したのち、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）による血行動態シミュレーションを実施した。
  • 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結果、破裂例では未破裂例に比べて蛇行指数（undulation index; UI）および非球面度指数（nonsphericity index; NSI）が有意に高かった。また、ICA（internal carotid artery）上で側方に位置する破裂例の割合は前方に位置する例より有意に低かった（p=0.002）。
  • 多変量ロジスティック回帰分析では、UIの上昇（OR=1.086, 95%CI 1.012–1.165; p=0.022）および低せん断面積（low shear area; LSA）の増大（OR=1.034, 95%CI 1.004–1.064; p=0.028）が独立した破裂リスク因子であることが示された。これらの知見は、傍鞍部動脈瘤の将来的なより精緻な予測モデルの構築に有用であり、臨床的意思決定と患者アウトカムの改善につながる可能性がある。

(021) Trnka [1]

📕 書誌情報

Changes in Nasal Anatomy and Airflow After Endoscopic Resection of Pituitary Adenomas Using Computational Fluid Dynamics: A Pilot Study.

Filip Trnka, Hana Schmirlerova, Michal Schmirler, David Netuka, Kristýna Sichová, Martin Cerný, Thomas Hummel, Martin Majovský

Cureus, 2025 Jun

  • Keywords: adenomas, computational fluid dynamics (cfd), computed tomography (ct), nasal cavity, pituitary tumour

  • DOI: 10.7759/cureus.85568

  • Article

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    • Cited by: 1
    • FWCI: 1.7174
    • Citation Percentile: 83.13

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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）を用いた下垂体腺腫の内視鏡下切除後における鼻腔の解剖学的変化と気流の変化：ピロットスタディ

💬 AI 要約

  • 本研究は、経鼻的手術により変化する鼻腔形態が気流と流量分配に及ぼす影響の程度を定量化することを目的とし、とくに前鼻部における気流再配分の役割に焦点を当てた。
  • 手術前後の鼻腔を計算流体力学（CFD）で解析し、プラハ軍事大学病院の脳神経外科・神経腫瘍部門における4症例のデータをAnsys Fluent 2021 R1を用いた数値シミュレーションにより評価した。
  • 手術前後の鼻腔はCT（computed tomography）からモデル化し、手術前は約180万セル、手術後は約220万セルのポリヘドラルメッシュを作成した；k-ε乱流モデルに基づく流れ場の計算により、症例間で整合した結果が得られた。
  • 手術により鼻腔容積は増加し（主として内視鏡下経蝶形骨洞アプローチによる）、断面積（とくに中鼻道）が拡大することで総流量は維持されたまま気流速度が低下した；気流は主に中鼻道へ再配分され、周辺領域の流れは減少し、前鼻部が気流再配分に最も大きく寄与することが示されたため、意図しない気流パターンの変化を最小化するための手術精度の重要性が示唆され、これらの知見の検証にはさらなる研究が必要である。

(022) Yamaguchi [1]

📕 書誌情報

Effects of wall compliance on pulsatile flow in a full-scale, patient-specific cerebral aneurysm model: Particle image velocimetry experiments.

Ryuhei Yamaguchi, Muhamed Albadawi, Nadia Shaira Shafii, Atsushi Saito, Toshiyuki Nakata, Khalid M Saqr, Hitomi Anzai, Makoto Ohta

Med Eng Phys, 2025 Aug

  • Keywords: Elastic phantom, PIV, Turbulent kinetic energy, Wall compliance, Wall shear stress, Wall shear stress gradient

  • DOI: 10.1016/j.medengphy.2025.104381

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    • Cited by: 1
    • FWCI: 1.2249
    • Citation Percentile: 79.05

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💬 AI 翻訳タイトル

壁コンプライアンスが実規模・患者特異的な脳動脈瘤モデルの拍動流動に及ぼす影響：粒子画像流速測定（PIV）実験

💬 AI 要約

  • 弾性を有する脳動脈瘤の血行動態は、各動脈瘤の発生および進展に影響する現象により複雑であるが、ファントムにおいて壁のコンプライアンスを無視できるかは不明である。
  • 本研究では、剛性壁モデルおよび弾性壁モデルの両方に同一ファントムを用い、バスへの浸漬時に周囲流体を調整することで条件を統一したうえで、シリコーンエラストマーにより実規模の動脈瘤ファントムを作製し、中大脳動脈分岐部の非変形モデルと変形モデルにおける直交平面での血行動態因子を評価した。
  • 拍動流中に対して二次元粒子画像流速測定（2D PIV）により、流速、壁面せん断応力（WSS）、WSS勾配（WSSG）、および乱流運動エネルギー（TKE）を測定した。
  • その結果、正中面でのWSSGは対応する直交平面より小さく、さらに弾性モデルのTKEは非変形モデルより小さいことが示され、これらの血行動態因子に対する動脈瘤壁のコンプライアンスの複雑な影響が明らかにされた。

(023) Lyu [1]

📕 書誌情報

Investigating the role of blood models in predicting rupture status of intracranial aneurysms.

Zonghan Lyu, Mostafa Rezaeitaleshmahalleh, Nan Mu, Jingfeng Jiang

Biomed Phys Eng Express, 2025 Apr 24

💬 AI 翻訳タイトル

脳内動脈瘤の破裂状態予測における血液モデルの役割の解明

💬 AI 要約

  • 目的：高リスクの脳内動脈瘤（intracranial aneurysms: IAs）を有する患者の選別は臨床上重要である。近年、機械学習（machine learning: ML）に基づく予測モデリングでは、動脈瘤内の病変特異的な血行動態を他の情報と統合することで破裂リスク評価に資する知見が得られることが示されている。しかし、血液のレオロジーモデル（NewtonianモデルおよびNon-Newtonianモデル）の採用が、IA破裂リスクを対象とするML予測にどのように影響するかは検討されていない。
  • 方法と対象：本研究では、拍動流条件下で大規模コホートの患者固有（patient-specific）IA形状（100例超）に対して、Newtonianおよび非Newtonianレオロジー（Carreau-Yasuda: CY）モデルを用いた一過性（transient）CFDシミュレーションを実施し、各血液モデルが破裂状態の特性化に及ぼす影響を調べた。壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）や渦（vortex）に基づくパラメータを含む主要な血行動態パラメータを解析・比較した。さらに、流速から抽出したvelocity informatics（速度情報）特徴量を用いて、破裂状態予測のためのsupport vector machine（SVM）モデルを訓練した。
  • 結果：両モデル（Newtonian vs. CY）間で、WSS関連指標に関して有意な差が認められた。一方、流れ渦に由来するパラメータおよびvelocity informaticsに基づく指標は整合した。先行研究と同様に、非NewtonianのCYモデルでは、ピークWSSが低下し、振動性せん断指標（oscillatory shear index: OSI）値が上昇した。さらに、velocity informaticsと機械学習を統合することで、両血液モデルに対して頑健な性能が得られ（曲線下面積：area under the curve: AUC > 0.85）、予測精度が高かった。
  • 結論：本予備的研究では、velocity informaticsおよび幾何学的パラメータに基づくMLによる破裂状態予測が、2つの血液レオロジーモデル（Newtonian vs. CY）で観察される動脈瘤内血行動態の差異にもかかわらず、同等の結果を示すことが明らかとなった。

(024) Bateman [1]

📕 書誌情報

A longitudinal investigation of the cerebral venous hemodynamics in multiple sclerosis using computational fluid dynamics.

Alexander Robert Bateman, Jeannette Lechner-Scott, Tracie Barber, Grant Alexander Bateman, Saadallah Ramadan, Rodney Lea

Mult Scler Relat Disord, 2025 Aug

  • Keywords: Cerebral venous system, Computational fluid dynamics, Hemodynamics, Multiple sclerosis, Vascular resistance, Venous elasticity

  • DOI: 10.1016/j.msard.2025.106555

  • Article

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    • Cited by: 1
    • FWCI: 1.1984
    • Citation Percentile: 78.21

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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学を用いた多発性硬化症における脳静脈血行動態の縦断的検討

💬 AI 要約

  • 本研究は、多発性硬化症（multiple sclerosis: MS）の発症に脳静脈系が関与しうる一方で、その血行動態変化が十分に検討されていないことを背景として、MS患者における脳静脈血行動態が時間経過とともに変化するか、またそれがMSの発症に影響しているように見えるかを評価することを目的とした。
  • MSを有する13名の参加者について、約5年間隔で撮像したMRIから患者固有の血管形状と血流を同定し、各患者について計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）モデルを構築してシミュレーションを実施し、さらに10名の対照群と比較した。
  • 初期のMS群では真っすぐ洞（straight sinus: ST）の血流が対照群より増加しており、その後の追跡では血流低下の傾向が認められた。また、遠位の静脈洞では、洞内の圧力低下（pressure drop）が低下しているにもかかわらず、経時的に洞のサイズが増大するように見えた。
  • 拡張障害度評価尺度（expanded disability status scale: EDSS）は、STの圧力低下の減少および血管抵抗の低下と相関することが示され、本研究の結果は脳静脈系の変化がMSの病態生理と関連している可能性を示唆するが、さらなる検討が必要である。

(025) Huang [1]

📕 書誌情報

Association of wall enhancement on high-resolution magnetic resonance imaging with morphology and hemodynamics in unruptured intracranial aneurysms.

Cai Han Huang, Qi Li, Li Wen, Guang Xian Wang, Dong Zhang

Neurol Res, 2025 Aug

  • Keywords: Intracranial aneurysm, aneurysm wall enhancement, computational fluid dynamics, hemodynamics, high-resolution magnetic resonance imaging, morphology

  • DOI: 10.1080/01616412.2025.2497482

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 1
    • FWCI: 1.1984
    • Citation Percentile: 77.14

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💬 AI 翻訳タイトル

未破裂頭蓋内動脈瘤における高解像度磁気共鳴画像（HR-MRI）での壁増強（wall enhancement）の形態および血行動態との関連

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈瘤（intracranial aneurysm: IA）の壁増強（AWE: wall enhancement）と動脈瘤形態および血行動態パラメータとの関連性を検討することである。
  • 方法として、合計100人の患者（未破裂動脈瘤112個）を、増強の程度（有意、軽度、なし）および増強パターン（周在性、部分的、なし）に基づいて分類し、強化高解像度磁気共鳴画像（enhanced high-resolution magnetic resonance imaging: HR-MRI）から形態学的特徴とAWE特徴を計測した。
  • さらに、計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）を用いて、時間平均壁面せん断応力（time-averaged wall shear stress: TAWSS）、正規化時間平均壁面せん断応力（NTAWSS）、振動せん断指数（oscillatory shear index: OSI）、勾配振動数（gradient oscillatory number: GON）、相対滞留時間（relative residence time: RRT）を算出した結果、NTAWSS（p < 0.05）、アスペクト比（aspect ratio: AR, p < 0.01）、およびサイズ比（size ratio: SR, p < 0.01）はAWE群間で有意差を示した。
  • 結論として、有意に増強した群は、非増強および軽度増強群と比較してARとSRおよびRRTが高くNTAWSSが低かったこと、また増強の割合はNTAWSSおよびOSIと負の相関、GONおよびRRT、SR、ARとは正の相関を示したため、動脈瘤の形態学的および血行動態的特徴はAWEの程度と広がりに関連し、より強いAWEを有する未破裂IAは大きくNTAWSSが低くRRTが高いことが示唆された。

(026) Zhang [1]

📕 書誌情報

Prediction and SHAP Analysis Integrating Morphological and Hemodynamic Parameters for Unruptured Intracranial Aneurysm Occlusion After Flow Diverter Treatment.

Hongchen Zhang, Chuanhao Lu, Zhen Hu, Deyu Sun, Liang Li, Hongxing Wu, Hua Lu, Bin Lv, Jun Wang, Shuhui Dai, Xia Li

CNS Neurosci Ther, 2025 Apr

  • Keywords: aneurysm occlusion, computational fluid dynamics, flow diverter, hemodynamic, intracranial aneurysm, morphology

  • DOI: 10.1111/cns.70386

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 1
    • FWCI: 1.1984
    • Citation Percentile: 76.58

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💬 AI 翻訳タイトル

フローダイバータ治療後の未破裂脳動脈瘤の閉塞を対象とした形態学的および血行動態学的パラメータの統合による予測とSHAP解析

💬 AI 要約

  • 未破裂脳動脈瘤（UIA）はフローダイバータ（FD）治療後に概ね良好な予後を示すものの、長期間にわたり閉塞しない症例が残存し、破裂リスクが持続し得ることから、本研究は形態学的および血行動態学的パラメータを統合したFD治療後のUIA閉塞の予測モデルを構築し、個別化された術後管理に資することを目的とした。
  • 2018年6月から2022年12月までに、単発のUIAに対してスタンドアロンFD治療を受けた患者データを4つの脳血管疾患センターから収集した。形態学的パラメータは3D再構成した動脈瘤モデルから取得し、血行動態学的パラメータは計算流体力学（CFD）解析により算出した。
  • ロジスティック回帰、Random Forest、XGBoost、K-Nearest Neighborsを含む複数の機械学習アルゴリズムで予測モデルを作成し、反復交差検証、0.632 bootstrap、および0.632+ bootstrapにより性能評価を行った。79例を検討し、51例が適格基準を満たし（平均年齢53.9±9.9歳）、平均動脈瘤径は3.72±2.72 mmで、閉塞29例・非閉塞22例であった。
  • さらに5つの変数（追跡期間>6か月、動脈瘤破裂比（ArR）、閉塞比（OsR）、親動脈壁面せん断応力（WSS）、および親動脈WSSの変化）を追加モデリングのために選択した。ロジスティック回帰が最も良好で、AUCは0.75超を達成し良好な予測能を示した一方、SHAP解析では親動脈WSSの変化が正確かつ早期の予測への寄与が最も大きいことが示され、臨床家がリアルタイムに閉塞予測を支援するウェブアプリケーションソフトウェアも開発された。

(027) Csippa [1]

📕 書誌情報

Amplification of Secondary Flow at the Initiation Site of Intracranial Sidewall Aneurysms.

Benjamin Csippa, Péter Friedrich, István Szikora, György Paál

Cardiovasc Eng Technol, 2025 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内側壁動脈瘤の発生開始部位における二次流れの増幅

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤の発生は主として壁面せん断応力場の評価により検討されてきたが、血行動態学的刺激の出現に関する議論はいまだ残っている。本研究は、二次流れが形成カスケードに重要な役割を果たすという先行仮説を基に、流体力学的要因と血管形状の関連性を検討することを目的とした。
  • 動脈中心線に沿って垂直断面方向へとシミュレーション流れ場を解析するための複合評価フレームワークを構築した。
  • 速度場を、これらの断面における中心線まわりの二次流れ成分へ分解し、流れの特徴を中心線の幾何学的パラメータと直接比較できるようにした。
  • 形態、流れ、および動脈瘤の形成部位の間の関連を、定性的および統計的解析により同定した結果、動脈瘤を伴う屈曲部では、正規化平均曲率および曲率ピークが他の屈曲部より有意に高かった。また、正規化平均速度および周方向（circumferential）・半径方向（radial）の速度成分に有意差を認めた一方、正規化軸方向（axial）速度の平均の差は有意ではなかった。さらに、ICA上に位置する動脈瘤30例をin-silicoで、動脈瘤が存在する以前の状態として仮想再構成して解析したところ、症例固有の曲率が最大の屈曲部において、症例固有の二次流れ（周方向・半径方向速度成分）も最大となるため、ICA側壁動脈瘤の形成確率が他の屈曲部より高いことが示された。

(028) Maeda [1]

📕 書誌情報

Subject-specific variability in cerebrospinal fluid flow characteristics through cerebral aqueducts in a healthy population: a magnetic resonance imaging and computational investigation.

Shusaku Maeda, Tomohiro Otani, Shigeki Yamada, Yoshiyuki Watanabe, Shigeo Wada

Med Biol Eng Comput, 2025 Nov

  • Keywords: Cerebrospinal fluid, Computational fluid dynamics, Idiopathic normal pressure hydrocephalus, Magnetic resonance imaging, Stroke volume

  • DOI: 10.1007/s11517-025-03394-y

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 1
    • FWCI: 0.8077
    • Citation Percentile: 71.52

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💬 AI 翻訳タイトル

健常集団における脳水道（cerebral aqueduct）を通過する脳脊髄液（CSF）流動特性の個体差：磁気共鳴画像（MRI）および計算（computational）による検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳室内脳脊髄液（CSF）流の生体力学的観点から、脳水道を介したCSFストロークボリュームの個体差が健常者においてどのように生じるかを明らかにし、特に流動特性の特徴づけ可能性を評価することである。
  • 方法として、健常被験者47名の磁気共鳴画像（MRI）データを取得し、MRIに基づく計算シミュレーションにより、脳水道を通過するCSF流れの最大レイノルズ数およびCSFの混合（mixing）の度合いを評価した。
  • 結果として、脳水道を通過するCSF流のレイノルズ数は28.6±13.3であり、限定的な変動は健常集団におけるCSF流動特性の流体力学的類似性（fluid mechanical similarities）を示唆した。
  • さらに、CSFの混合度とレイノルズ数の間には、健常集団および特発性正常圧水頭症（iNPH）患者の双方において正の相関が認められたことから、特に健常者における脳水道を通過するCSF流れは流体力学的類似性の観点から良好に記述できることが示された。

(029) Kliś [1]

📕 書誌情報

Can β-blockers prevent intracranial aneurysm rupture?: insights from Computational Fluid Dynamics analysis.

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

Cardiovasc Res, 2025 Apr 08

💬 AI 翻訳タイトル

β遮断薬は頭蓋内動脈瘤破裂を予防し得るか？計算流体力学（CFD）解析からの洞察

💬 AI 要約

  • 本研究は，高血圧が頭蓋内動脈瘤破裂の危険因子であることを背景に，降圧薬の特定薬剤クラスの内服が動脈瘤（動脈瘤ドーム）内の血行力学的パラメータに及ぼす影響を検討することを目的とした。
  • 方法として，内服薬を含む既往歴および入院中の血圧値を記録し，各患者の動脈瘤ドームと流入動脈を3次元再構成したのち，OpenFOAMを用いてモデル血管系における血流を計算流体力学（CFD）解析した。
  • 血液は非圧縮・非定常の（incompressible transient）ニュートン流体としてモデル化し，流入境界条件にはドプラ超音波により得た患者固有の内頸動脈血流速度波形を用いて動脈瘤ドームの血行力学的パラメータを算出した。
  • 解析は横断的に実施し，未破裂頭蓋内動脈瘤91例を含む72例で，β遮断薬内服歴が動脈瘤ドームの血行力学的指標に有意な影響を示した；β遮断薬内服群では動脈瘤ドームが有意に小さく（5.09±2.11 mm vs. 7.41±5.89 mm，P=0.03），直径10 mm超の動脈瘤が存在しなかった（0% vs. 17.0%，P=0.01）ほか，CFD解析ではWall Shear Stress Gradient，Oscillatory Shear Index，Surface Vortex Fractionが低値であり，共変量調整後もSurface Vortex FractionおよびOscillatory Shear Indexの差が保持された（それぞれP=0.04およびP=0.01）；これらより，β遮断薬の内服は動脈瘤内のより好ましい血行力学的環境への寄与の可能性が示唆された。

(030) Mantilla [1]

📕 書誌情報

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

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

Interv Neuroradiol, 2025 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

WEBデバイスで治療した頭蓋内分岐部動脈瘤における血流CFD評価のための不均一（heterogeneous）モデル：血管造影アウトカムの予測

💬 AI 要約

  • 本研究は、ワイヤ状のステント内蔵デバイスであるWoven EndoBridge（WEB）の留置前後に対する頭蓋内動脈瘤の血行動態パラメータをCFDにより評価・定量し、完全閉塞（complete occlusion）との関連を確立することを目的とした。
  • marching cubesアルゴリズムに基づく不均一モデルを用いて、単層WEBデバイスで治療された分岐型頭蓋内動脈瘤27例の3Dモデルを作成し、WEBあり／なしの条件でCFDにより血行動態指標を算出した。
  • 完全閉塞が得られた症例では、WEB留置前の治療進入濃度指数（ICI）が低値（2.12±1.31 vs 3.14±0.93, p=0.029）であり、留置前FNが高値（7.56±5.92 vs 3.35±1.51, p=0.018）、さらに留置後FNも高値（5.34±5.89 vs 1.99±0.83, p=0.021）であった。
  • 一方、閉塞非達成（non-occluded）症例では、留置後SRaが低値（197.81±221.29 vs 80.02±45.25, p=0.044）で、留置前後のMATTが高値（pre: 0.11±0.07 vs 0.25±0.19, p=0.011、post: 0.69±1.23 vs 1.02±0.46, p=0.006）であることが示された。

(031) Wong

📕 書誌情報

Fluidic Programmable Gravi-maze Array for High Throughput Multiorgan Drug Testing.

Henry C Wong, Chris J Collins, Joshna A Jude Jose, Isha N Bhakta, Andrew J Collins, Gunjan Katara, Johar Kohana, Harpreet S Saluja, John Collins

bioRxiv, 2025 Jun 24

💬 AI 翻訳タイトル

高スループットな多臓器薬効評価のための流体制御型プログラマブル・グラビメイズ・アレイ

💬 AI 要約

  • 臨床試験における薬剤候補の高い中止率は、ヒト生理をより正確に再現できる予測的な前臨床モデルの緊急の必要性を示しており、従来の2次元細胞培養や動物モデルでは生理学的妥当性が限定されるため、多臓器相互作用を高スループットにモデル化・計測する手法が求められる。
  • 本研究では、OrganRX™として、重力駆動の循環流（recirculation）に基づくモジュール式のmultiorgan-on-a-plate（MOAP）システムを提示し、Fluidic Programmable Gravi-maze Array（FPGA）を用いたマイクロ流体アーキテクチャにより、腸・肝臓・腎臓・脳・内皮を含む複数臓器を統合して、生理学的せん断応力と一方向流を模倣するin vitroモデルを構築した。
  • 計算流体力学（CFD）シミュレーションとインピーダンスに基づく流量検証により、臓器コンパートメント間でのせん断制御の妥当性が確認され、3D細胞外マトリックス（ECM）ハイドロゲルを用いた臓器特異的モデルおよび多臓器モデルにおいて、代謝および老化（senescence）が評価された結果、肝臓—腎臓の共培養ではアルブミンおよび尿素産生の差により代謝的相互作用が示された。
  • さらに薬剤応答試験では、フェニル酪酸（PB）単独は腸—脳モデルにおける脳ROSを低下させた一方で、その後のクルクミン（C）投与により当該利益が予期せず反転し、単一臓器モデルでは観測されない文脈依存的な薬剤相互作用が明らかになったため、OrganRX™は生理学的妥当性、スケーラビリティ、ならびに自動化に適合した前臨床薬効評価および疾患モデリングのプラットフォームとなりうる。

(032) Goudarzian

📕 書誌情報

Predicting Cerebral Aneurysm Rupture: The Role of Computational Fluid Dynamics.

Farshid Goudarzian, Kostiantyn Kondratiuk, Vitaliy L Rayz

Neuroimaging Clin N Am, 2025 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤破裂の予測：計算流体力学の役割

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤（intracranial aneurysms：IAs）は脳動脈の瘤状突出であり、破裂により罹患率および死亡率が高いことから、破裂リスクの評価が重要である。
  • 臨床的および形態学的因子に基づく既存の破裂リスクスコアは血流を考慮できないため予測精度が制限される可能性があり、画像ベースの計算流体力学（computational fluid dynamics：CFD）により個別化したIAの局所血行動態を捉える方法が検討されている。
  • しかし、血流因子とIA破裂との関連を検討した先行研究では結果が一致しておらず、症例固有解析におけるCFD手法の枠組みと、計算モデリングを臨床実装へ移行する際の課題が整理されている。
  • 本総説は、対象者固有のIA流動解析に用いるCFD手法を提示するとともに、計算モデリングの臨床応用に向けた主要な障壁を議論し、破裂予測におけるCFDの位置づけを明確化することに貢献する。

(033) Mori

📕 書誌情報

Accuracy of computational fluid dynamics indices of unruptured cerebral aneurysms with 3 T magnetic resonance angiography.

Futoshi Mori, Mikito Saito, Kentaro Fujimoto, Yoshitaka Kubo, Takahiro Koji, Yosuke Akamatsu, Kuniaki Ogasawara, Tsuyoshi Matsuda, Ikuko Uwano, Fumio Yamashita, Ryoichi Tanaka, Makoto Sasaki

Neuroradiology, 2025 Sep

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Computed tomography angiography, Intracranial aneurysm, Magnetic resonance angiography, Wall shear stress

  • DOI: 10.1007/s00234-025-03667-1

  • Article

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    • Cited by: 0
    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 21.94

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💬 AI 翻訳タイトル

3T磁気共鳴血管撮影（MRA）により評価した未破裂脳動脈瘤の計算流体力学指標の精度

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、3T磁気共鳴血管撮影（MRA）に基づく未破裂脳動脈瘤の計算流体力学（CFD）指標が、どの程度正確に評価できるかを検証することである。
  • 方法として、3T MRA画像から血流解析のためのモデルを作成し、複数のCFD指標を算出したうえで、その精度を検証する枠組みで解析を行った。
  • 結果として、算出されたCFD指標は一定の精度で未破裂脳動脈瘤の評価に寄与し得ることが示唆されたが、具体的な定量結果（精度指標、感度・特異度など）は抄録情報が欠落しているため提示できない。
  • 結論として、3T MRAから得られるデータに基づくCFD指標は未破裂脳動脈瘤の解析に有用である可能性がある一方、精度に関する詳細な裏付けは抄録の欠落により確認できない。

(034) Wadhwa

📕 書誌情報

Advancements in flow measurement techniques within cerebrovascular neurosurgery.

Aryan Wadhwa, Emmanuel Mensah, Omar Alwakaa, Shashvat Purohit, Felipe Ramirez-Velandia, Justin H Granstein, Christopher S Ogilvy

Br J Neurosurg, 2026 Apr

  • Keywords: AVM, Hemodynamics, cerebrovascular flow, computational flow dynamics, moyamoya, neuroimaging, neurosurgery, qDSA

  • DOI: 10.1080/02688697.2025.2513641

  • Article

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    • Cited by: 0
    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 18.92

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💬 AI 翻訳タイトル

脳血管神経外科領域における血流計測技術の進歩

💬 AI 要約

  • 脳血管系は、脳の生理的恒常性を維持しつつ機能を支えるために血流を能動的に調節する高度に動的なシステムであり、脳卒中、モヤモヤ病、動静脈奇形（AVM）、動脈瘤などの病態下で血流がどのように制御・変化・適応するかを理解することが、これらの影響を正確に評価し有効な治療戦略を確立する上で重要である。
  • 本研究では、脳血管における血行動態変化を評価するために用いられる神経画像（neuroimaging）技術の最近の進歩を明らかにすることを目的として包括的な文献レビューを行った。
  • その結果、動脈瘤、脳卒中、AVM、モヤモヤ病の評価に関連する技術として、3D time-of-flight磁気共鳴血管撮影（MRA）、動脈スピン標識（ASL）、4D MRA、動的感受性コントラスト（DSC）を用いたボーラス追跡MR、灌流CT、単一光子放出CT（SPECT）、定量的デジタルサブトラクション血管撮影（DSA）、および計算流体力学（CFD）が臨床応用されていることを論じ、各画像法の有用性に関する具体例も検討した。
  • 以上のような画像モダリティと新規利用法を検討することで、本レビューは、これらの脳血管疾患の管理に関する臨床判断を行う際に解析すべき最も関連性の高いパラメータを決定するための有用な情報源を提供することを目指している。

(035) Almer

📕 書誌情報

Computational and biological modeling of IGF1R inhibition for multifocal medulloblastoma.

Alyssa G Almer, Samuel V Rasmussen, Dina Kats, Matthew N Svalina, Bonnie L Cole, Mohammadreza Khani, Sonja Chen, Samuel H Cheshier, Bryn A Martin, Noah E Berlow, Charles Keller

Commun Med (Lond), 2025 May 28

💬 AI 翻訳タイトル

多発性髄芽腫に対するIGF1R阻害のための計算論的および生物学的モデリング

💬 AI 要約

  • 髄芽腫における軟髄膜播種（leptomeningeal metastasis）は血液脳関門（BBB）により有効な治療が困難であり、髄腔内（intrathetical）または脳室内（intraventricular）投与によって対処できる可能性があるが、病的なCSF（cerebrospinal fluid）形状に対する薬物動態（pharmacokinetics）モデルの欠如が、投与後の有効な薬物曝露を予測できない要因となっている。
  • 本研究では、Omaya Reservoirによる脳室内投与後の時間経過に伴う腫瘍微小環境における薬物—標的（drug-target）曝露を検討するため、患者個別のCSF幾何学に基づく患者固有の計算流体力学（CFD）を用いた“in silico”試験を実施した。さらに、この計算から得られた患者個別流れ条件の下で、IGF1R（insulin-like growth factor 1 receptor）阻害の播種治療への可能性を評価するため、細胞接着実験（cellular adhesion experiments）を並行して行った。
  • 患者固有条件に基づく3次元CFDモデルにより、治療効果が期待できる薬物濃度を予測でき、標的部位における治療薬曝露の指針を提示した。
  • IGF1R阻害のマイクロ流体実験では、播種を抑制する目的で髄芽腫細胞の軟髄膜細胞への接着を低減できる可能性が示され、CNS（central nervous system）悪性腫瘍に対する小分子薬の精密送達に関して、患者個別の“in silico”試験が有用であることを示唆する知見が得られた。

(036) Duangprasert

📕 書誌情報

Rare case of de novo anastomotic site aneurysm after anterior cerebral artery side-to-side bypass: curative treatment with superficial temporal artery interposition graft-assisted trapping and etiological analysis. Illustrative case.

Gahn Duangprasert, Nakao Ota, Yulius Hermanto, Sergi Cobos Codina, Kosumo Noda, Rokuya Tanikawa

J Neurosurg Case Lessons, 2025 May 19

  • Keywords: anterior cerebral artery, case report, computational fluid dynamic, de novo aneurysm, interposition graft, superficial temporal artery

  • DOI: 10.3171/CASE25100

  • Article

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    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 17.50

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💬 AI 翻訳タイトル

前大脳動脈（ACA）側々吻合バイパス後に新規吻合部動脈瘤を発症した稀な1例：浅側頭動脈（STA）インターポジット移植によるトラッピング併用の治癒的治療と病因解析（症例報告）

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、前大脳動脈の血行再建における側々吻合（STS）バイパス後に吻合部へ新規に生じた動脈瘤という極めて稀な病態について、臨床経過と病因を検討し、適切な治療戦略の示唆を得ることである。
  • 方法として、38歳男性に対して左遠位ACAの紡錘形動脈瘤に対し動脈瘤摘出を伴うACA-ACA STSバイパスを施行した後、術後7か月で吻合部に新規動脈瘤が確認されたため、浅側頭動脈インターポジット移植を併用したトラッピングにより動脈瘤の根治的治療を行い、病理学的所見と計算流体力学（CFD）解析に基づいて病因を検討した。
  • 結果として、26か月のフォローアップでmodified Rankin Scale（mRS）0を達成し、バイパスは良好に開存しており、動脈瘤の再発は認められなかった。
  • 結論として、動脈瘤形成は基礎となる動脈壁の脆弱性に起因し、これがSTSバイパスによってさらに増悪する可能性が、病理所見およびCFD解析の両者から示唆されたため、壁病変の存在がある場合にはSTSバイパスによる修飾を踏まえて再血行再建戦略を慎重に選択し、動脈瘤形成を見据えた綿密な経過観察と長期的な血管評価が重要である。

(037) Chatterjee

📕 書誌情報

PULASki: Learning inter-rater variability using statistical distances to improve probabilistic segmentation.

Soumick Chatterjee, Franziska Gaidzik, Alessandro Sciarra, Hendrik Mattern, Gábor Janiga, Oliver Speck, Andreas Nürnberger, Sahani Pathiraja

Med Image Anal, 2025 Jul

  • Keywords: Conditional VAE, Distribution distance, Multiple sclerosis segmentation, Probabilistic UNet, Vessel segmentation

  • DOI: 10.1016/j.media.2025.103623

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    • Cited by: 0
    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 4.23

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💬 AI 翻訳タイトル

PULASki：統計的距離を用いて評定者間のばらつきを学習し，確率的セグメンテーションを改善する

💬 AI 要約

  • 医用画像における多くの教師ありセグメンテーション手法は，複数専門家による注釈の高いばらつき，ラベル付きデータの不足，クラス不均衡といった課題に直面しており，その結果として臨床解析に必要な精度を欠くセグメンテーションや，不確実性の定量化を伴わない過剰な確信（overconfidence）を招き得る．
  • 本研究では，小規模データにおいても専門家注釈のばらつきを精度良く捉える計算効率の高い生成的手法として，PULASkiを生体医用画像セグメンテーションのための手法として提案する．本手法は，条件付き変分オートエンコーダ構造（Probabilistic UNet）において，標準的な交差エントロピーよりもクラス不均衡問題で条件付きデコーダの学習を改善する改良損失関数として統計的距離を用いる．
  • 提案手法は，構造的に異なる2つのセグメンテーション課題（頭蓋内血管および多発性硬化症（MS）病変）に対して分析され，定量指標と定性的出力の観点で4つの確立したベースラインと比較された．これらの実験は，信号対雑音比の不良や高い曖昧性などの困難な特徴を含むクラス不均衡データセットに基づいている．
  • 実験結果から，PULASkiは有意水準5%において全てのベースラインを上回ることが示された．さらに本研究は，3Dパッチによる複雑形状の計算可能なセグメンテーションを，従来の2Dスライス利用と比較する初めての試みであり，特に血管課題において2Dの場合よりも解剖学的に妥当なセグメンテーションが得られることが示された．また本手法は，多ラベルセグメンテーション課題の広範な適用が可能であり，血行動態モデリング（計算流体力学およびデータ同化），臨床意思決定，治療計画といった下流タスクに有用である．

(038) Li

📕 書誌情報

Dynamic response of the aortic hemodynamic status to endovascular occlusion: A computational fluid dynamics study.

Zhongyou Li, Anyu Hou, Jiyang Zhang, Fei Gao, Feng Yan, Lingjun Liu, Taoping Bai, Ming Zhang, Wentao Jiang

J Biomech, 2025 May

💬 AI 翻訳タイトル

経カテーテル動脈塞栓（endovascular occlusion）に対する大動脈血行動態の動的応答：計算流体力学（CFD）研究

💬 AI 要約

  • 本研究は、aorta（大動脈）の閉塞後の血行動態が、蘇生目的の経カテーテルエンドバルーン閉塞（REBOA）の有効性にとって重要である一方で、当該領域に関する知見が限られていることを背景として、REBOAによる大動脈血行動態のリモデリング効果を明らかにすることを目的とした。
  • ヒト画像に基づいて作成した大動脈幾何学モデルにより、心拍数の増加および心拍出量（cardiac output）の低下を通じて、出血シナリオ（血液喪失＝10%、25%、35%、40%）を模擬し、胸部大動脈閉塞後の血圧、脳灌流（cerebral perfusion）、動脈変形（arterial deformation）、および血液喪失の関係を流体—構造連成（fluid-structure interaction）シミュレーションで検討した。
  • その結果、脳血流の許容度が50%低下した場合、REBOAの推奨される血液喪失範囲は約23.9–30.8%であり、対応する初期血圧範囲は53–71 mmHgであった。
  • また、血液喪失が16.8%未満（90 mmHg超）では閉塞の必要性は低く、16.8–23.9%（71–90 mmHg）では生理学的を超える高血圧および過度な動脈壁変形の惹起が懸念され、30.8%超（53 mmHg未満）では妥当な圧力レベルの到達が困難となることが示された。以上より、REBOAは血液喪失の特定範囲内で有効であり、その閾値を超過または未達とする場合には高血圧や血行動態不安定といった有害事象につながり得ることが示唆され、救急医療における臨床的意義が大きい。

(039) Tsuji

📕 書誌情報

Comparison of ELAPSS Score and Computational Fluid Dynamics for Predicting Growth of Small Unruptured Cerebral Aneurysms.

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

Neurol Med Chir (Tokyo), 2025 May 15

  • Keywords: computational fluid dynamics, high shear concentration ratio, small unruptured cerebral aneurysms

  • DOI: 10.2176/jns-nmc.2024-0289

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    • Cited by: 0
    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 10.50

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💬 AI 翻訳タイトル

未破裂脳動脈瘤の増大予測におけるELAPSSスコアと計算流体力学（CFD）の比較：最大径3–5 mmの小型動脈瘤に着目して

💬 AI 要約

  • 本研究は、未破裂脳動脈瘤の増大予測にしばしば用いられるELAPSSスコアが、3–5 mmの小型動脈瘤では適用上の限界がある可能性を背景として、小型動脈瘤の増大を対象にELAPSSスコアの診断精度と計算流体力学（CFD）由来の血行動態パラメータの有用性を検討することを目的とした。
  • 2013年1月から2022年2月までに実施された前向き観察研究において、最大径3–5 mmの未破裂動脈瘤215個（185症例）を解析し、反復画像に基づいて安定群（186動脈瘤）と増大群（29動脈瘤）に分類した。
  • 血行動態パラメータとして、高ずり応力領域比、高ずり応力濃度比、および流量集中比を算出し、先行研究で小型動脈瘤の増大と関連することが示された指標として形態学的変数および血行動態パラメータの双方について、増大に関連する特性を統計学的に評価した。
  • 形態学的変数では両群間に有意差を認めなかった一方、増大群では流量集中比が有意に低く（0.61 vs 0.66, p = 0.016）、高ずり応力領域比が有意に低く（0.28 vs 0.33, p < 0.001）、高ずり応力濃度比が有意に高いことが示された（6.39 vs 5.01, p < 0.001）; しかしELAPSSスコアには両群間で有意差を認めなかったことから、小型動脈瘤に限定した場合、CFDはELAPSSスコアよりも増大傾向の同定においてより高い予測能を提供しうると結論づけられた。

(040) Kliś

📕 書誌情報

The order of precedence in treatment of multiple intracranial aneurysms: insights from a fluid-structure interaction study.

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

Biomech Model Mechanobiol, 2025 Apr

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Endovascular treatment, Intracranial aneurysm, Subarachnoid hemorrhage

  • DOI: 10.1007/s10237-025-01928-9

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💬 AI 翻訳タイトル

複数の頭蓋内動脈瘤に対する治療の優先順位：流体-構造相互作用（FSI）研究からの示唆

💬 AI 要約

  • 複数の頭蓋内動脈瘤に対する治療戦略は困難であり、多くの場合、どの動脈瘤を先に治療するかは高品質なエビデンスに基づいて決定されていない。本研究の目的は、複数動脈瘤を異なる順序で治療した臨床シナリオをデジタルに再現し、初回治療後の血行動態の変化を解析することである。
  • 治療順序の決定が臨床データのみでは困難な、頭蓋内動脈瘤2個を有する患者を前向きに組み入れ、各患者について動脈瘤を有する血管を対象とした3種類のモデル（両動脈瘤が存在する場合、いずれか1つを除去した場合）を作成した。
  • 各モデルに対して流体-構造相互作用（fluid-structure interaction）手法による血流の計算モデリングを実施し、動脈瘤ドームにおける血行動態パラメータを、両動脈瘤存在モデルと、治療順序を変えて一方の動脈瘤を除去したモデル間で比較した。
  • 25例において、時間平均壁面せん断応力（Time-Averaged Wall Shear Stress; 0.46±0.40 vs. 0.54±0.44 Pa; p<0.01）および表面渦度割合（surface vortex fraction; 12.73%±7.92% vs. 14.26%±7.46%; p=0.02）は初回治療後に低下した一方、時間平均壁面せん断応力勾配（Time-Averaged Wall Shear Stress Gradient; 1.44±0.41 vs. 1.34±0.46 Pa; p=0.04）および0.5 Pa未満の壁面せん断応力の割合（% of wall shear stress <0.5 Pa; 50.13%±33.01% vs. 44.08%±34.16%; p<0.01）は増加した。さらに、残存動脈瘤ドームにおける壁面せん断応力の変化は、除去された動脈瘤と残存動脈瘤のいずれのドーム-ネック比（dome-to-neck ratio）とも独立に関連しており、未治療動脈瘤の血行動態は初回治療後に悪化すること、またその変化の最も強い独立予測因子は、治療対象および未治療の両動脈瘤におけるドーム-ネック比であることが示された。

(041) Natarajan

📕 書誌情報

Four-Dimensional Visualization of Topological Fixed Points in Pulsatile Cardiovascular Flows.

Thangam Natarajan, Zainab Husain, Peter W Coppin, David A Steinman

J Biomech Eng, 2025 May 01

💬 AI 翻訳タイトル

拍動性心血管流れにおけるトポロジカル固定点の4次元可視化

💬 AI 要約

  • 本研究は、時変の3次元（3D）ベクトル場における壁面せん断応力（WSS）固定点などのトポロジカル特徴が、心血管疾患における病的血流動態の代理指標となり得ることに着目し、固定点可視化の「4D」な時空間ダイナミクスを、より全体的に把握できる可視化戦略を提案することを目的とした。
  • そのために、本研究では頭蓋内動脈瘤をユースケースとして、（1）固定点間距離および動脈瘤嚢の形態学的特徴を保持したまま、3D動脈瘤嚢をトポグラフィックにマッピングして閉塞（occlusion）を低減すること、ならびに（2）これらをカルーセル（carousel）モデルとして配置し、時間次元をホリスティックに提示するという新規アプローチ「fixed-point carousel」を提示した。
  • 画像ベースの計算流体力学（CFD）モデルによる頭蓋内動脈瘤の例を示し、固定点の軌跡および相互作用の、複雑でかつ相異なる振る舞いを可視化できることを明らかにした。
  • 固定点が駆動される体積的な流れのマニホールド（volumetric flow manifolds）を理解するための必要な第一歩として、本手法が血管系および（潜在的には）非生体流体力学分野にも応用可能な固定点ダイナミクスの把握に資することが示された。

(042) Mantilla

📕 書誌情報

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

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

Interv Neuroradiol, 2025 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤の形状および瘤内デバイスの幾何学は、血管内治療後の瘤塞栓（閉塞）率に影響しうる

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、Woven EndoBridge（WEB）デバイスを用いて治療前後の頭蓋内動脈瘤に対して計算流体力学（CFD）を行い、解剖学的およびデバイス関連のパラメータ・指標が完全閉塞（complete occlusion）に関連するかを評価することである。
  • 材料・方法として、marching cubesアルゴリズムに基づく不均一（heterogeneous）モデルを用いて、単層WEBデバイスで治療した分岐型頭蓋内動脈瘤27例の3次元表現を作成し、CFDにより解剖学的およびデバイス関連パラメータを解析した。
  • CFD解析の結果、閉塞不全例では、全大きな体積（Va）が高かった（0.25 ± 0.18 対 0.39 ± 0.09、p=0.025）ことに加え、体積/頸部表面比（Ra）も高かった（1.32 ± 0.17 対 1.54 ± 0.14、p=0.021）。
  • 以上より、WEBデバイスで治療した動脈瘤において、大きい動脈瘤体積（Va）および高い体積/頸部表面比（Ra）は閉塞不全と関連しうることが示唆された。